Deszorpciós ionizációs módszerek a tömegspektrometriában

A deszorpciós ionizációs módszerek a tömegspektrometriában a tömegspektrometriai ionizációs módszerek azon csoportját jelentik , amelyeknél a szilárd analit deszorpciós folyamata és ionizációja időben gyakorlatilag elválaszthatatlan egymástól.

A következő módszereket fejlesztették ki a legteljesebben:

(1) Gyors atombombázás (FAB);
(2) Folyékony szekunder ion tömegspektrometria (LSIMS);
(3) Mátrix -asszisztált lézeres deszorpció/ionizáció (MALDI);
(4) Plazma deszorpció (PD).

A deszorpciós ionizációs módszerek fejlődésének története

Az elmúlt két-három évtizedben jelentős figyelem irányult az összetett ionok gázfázisú előállítására alapvetően új módszerek kidolgozására, a korlátozott illékonyság (illetve annak teljes hiánya) nem teszi lehetővé a hagyományos megközelítések alkalmazását. Ilyen osztályokba tartoznak a különféle nagy molekulatömegű molekulák, bioorganikus tárgyak, mindenféle hőre labilis szerves és fémorganikus vegyület. Ezen a területen igazi áttörést jelentett az ionizációs módszerek megjelenése, amelyek során egy anyag deszorpcióját és ionizálását ionokkal, fotonokkal vagy semleges részecskékkel történő bombázással (besugárzással) végzik.

Az 1970-es évek végén Macfarlane et al . [1] kifejlesztett egy módszert biomolekulák gyors hasadási termékek általi ionizálására 252 Cf – a plazma deszorpciós (PD) módszert. Ekkor mutatkozott meg először a tömegspektrometriás lehetőség a nem illékony vegyületek pontos molekulatömegének meghatározásában, amely korábban elektron- és kémiai ionizációs módszerekkel nem volt hozzáférhető. Kicsit később Benninghoven ( Eng. Benninghoven ) et al. [2] Ar + ionokat kezdett használni bombázáshoz , ami a SIMS módszer kifejlesztésének kezdete volt . Az 1980-as évek elején Barber ( Eng. Barber ) et al. [3] bemutatta az inert gáz BBA módszerét. Ugyanakkor Surman és Vickerman [ 4 ] felvetette a folyékony mátrix alkalmazásának ötletét, amely később a különféle összetett szerves vegyületek elemzésének alapja lett. Így az 1980-as évek elejére bebizonyosodott, hogy a BBA-módszert folyékony mátrixban alkalmazva, szektormágneses térrel rendelkező tömegelemzővel kombinálva akár 20 kDa tömegű molekulákat is lehet vizsgálni.

Az 1980-as évek közepén különféle ötletek születtek egy mátrix használatára, amikor egy anyag deszorpcióját/ionizációját impulzusos lézersugárzás váltotta ki . 1985- ben Tanaka javasolta a finoman diszpergált kobaltpor felhasználásán alapuló technikát a glicerinoldatban lévő lézersugárzás elnyelésére . [5] Ennek a technikának köszönhetően először sikerült 100 kDa-nál nagyobb tömegű molekulaionokat előállítani. 2002-ben Koichi Tanaka John Fehnnel ( elektrospray ionizációs módszer ) Nobel-díjat kapott a "biológiai makromolekulák tömegspektrális analízisére szolgáló lágy deszorpciós ionizációs módszerek" kifejlesztéséhez való hozzájárulásukért.

Karas és Hillenkamp [ 6 ] kis méretű szerves anyagok molekuláinak mátrixként történő alkalmazását javasolta , amelyek nagy abszorpciós tulajdonságokkal rendelkeznek a lézersugárzás hullámhosszán. Ez képezte a MALDI módszer alapját . A MALDI módszer a tömegspektrometria szélesebb lehetőségeit nyitotta meg olyan biomolekulák, mint peptidek, fehérjék, oligonukleotidok, poliszacharidok stb. vizsgálatában. Az ezzel a módszerrel vizsgálható molekulatömeg-tartomány gyakorlatilag korlátlan: vannak esetek, amikor az ionok 1000 kDa-nál nagyobb tömegű.

A mai napig a MALDI tömegspektrometria jelentősen kiszorította az összes többi deszorpciós módszert. A modern MALDI tömegspektrométerek kereskedelmi forgalomban kaphatók, és nagyon sok laboratóriumban megtalálhatók világszerte. Nagyrészt sokoldalúságának és a kísérletek elvégzésének egyszerűsége miatt a MALDI továbbra is az egyik legnépszerűbb analitikai tömegspektrometriás módszer nagy szerves molekulák elemzésére.

A "lágy" deszorpció lényege

A "lágy" deszorpció alapelve a következőképpen ábrázolható. Ha a kondenzált állapotban lévő AB vegyületet melegítésnek vetjük alá, akkor gázfázisba való átmenete történhet mind az A és B fragmensekre való bomlással, mind a teljes AB molekula formájában történő elpárologtatással:

AB → A + B (bomlási folyamat); AB → AB (párolgási folyamat).

Az ilyen folyamatok sebességi állandói a legegyszerűbb közelítéssel az Arrhenius-egyenlettel írhatók le, és a következő formában írhatók fel:

{\displaystyle lnK_{d}=lnF_{d}-{E_{d} \over RT))

{\displaystyle lnK_{v}=lnF_{v}-{E_{v} \over RT))

hol és vannak preexponenciális tényezők; és ezek a bomlási és párolgási folyamatok aktiválási energiái , illetve a gázállandó és az abszolút hőmérséklet . ${\displaystyle F_{v))$ ${\displaystyle F_{v))$ $E_d$ $E_{v}$ $R$ $T$

Az ábra sematikusan mutatja be a párolgási és bomlási folyamatok sebességi állandóinak hőmérséklettől való függését. A termikusan instabil vegyületek párolgás közbeni lebomlásának feltétele a bomlási sebességi állandó prevalenciája a párolgási sebességi állandóval szemben . Tekintettel arra, hogy a párolgás aktiválási energiájának értéke nagyobb, mint a bomlás aktiválási energiája , a párolgási folyamatnak megfelelő egyenes meredeksége nagyobb, mint a bomlási folyamaté az x tengelyhez képest . Így alacsony hőmérsékleten (a grafikon jobb oldalán) az AB anyag bomlása érvényesül, azonban a hőmérséklet emelkedésével olyan állapot érhető el, amelynél a párolgási folyamat sebessége jelentősen felülmúlja a bomlást. (a grafikon bal oldalán). Más szóval, a magas hőmérséklet azonnali elérése az AB-molekulák bomlás nélküli elpárolgását okozhatja. ${\displaystyle K_{d))$ $K_{v}$ $E_{v}$ $E_d$ $lnK_{V}$ ${\displaystyle lnK_{d))$ $1/T$

Az ionizáció forrásai

A deszorpciós ionizációs módszerek két csoportra oszthatók az analitra gyakorolt energiahatás módszerei szerint (lásd a táblázatot): vagy nagyenergiájú részecskékkel történő bombázás (BBA, SIMS, PD) vagy lézersugárzás által kiváltott deszorpció (lézeres deszorpció / ionizáció). (LD) és az ezen alapuló módosítások - MALDI stb.).

A BBA és SIMS esetében a bombázó részecskék vagy semleges atomok (pl. Ar, Xe) vagy ionok (pl. Cs +, (CsI) m Cs + ). Az ilyen részecskék kinetikus energiája több keV. Például egy 5-35 kV gyorsítófeszültségre felgyorsított Cs + ion 2,2⋅10 5 és 8,4⋅10 5 m/s sebességet ér el. Feltételezve, hogy az ionizáló részecske és a célpont közötti kölcsönhatás (ütközés) ideje 0,1 ns, a sugárzási teljesítmény 0,8•10-5 és 5,6•10-5 J/s között lesz. Ez az érték a bombázó részecske sebességétől és tömegétől függ. A teljesítmény növekedésével a képződött ionok árama növekszik, ugyanakkor nő a molekulák töredezettségének valószínűsége. Az a küszöbérték, amelynél a deszorpciós és ionizációs folyamatok lehetségesek, körülbelül ~ 10–5 J/s. [7] Ugyanakkor az ütközési terület rendkívül kicsi, és az energiaáram sűrűsége több mint 10 6 J/cm²·s.

Az FBA-módszerben gyors atomokból álló nyaláb (például Ar) jön létre egy „atomágyúnak” nevezett eszközben a korábban a gázkisülési eszközben képződött ionok (Ar+) újratöltésével. Ebben az esetben a teljes kinetikus energiát a közbenső képződött ionokra adott gyorsító feszültség határozza meg. A SIMS ionnyalábja főként az ionok hőkibocsátása miatt jön létre. Például alkálifém-alumínium-szilikát magas hőmérsékleten (körülbelül 1000 °C-on) történő bomlásával Cs + ionsugarat (céziumágyú) nyernek. A SIMS forrás egyik előnye a BBA-val szemben, hogy ez a nyaláb könnyen fókuszálható, ami lehetővé teszi az anyag felületi szerkezetének atomi SIMS segítségével történő tanulmányozását is.

A plazma deszorpció során a 252 Cf nuklid radioaktív bomlása következtében ionizáló részecskék keletkeznek . Fő jellemzője, hogy a domináns α-bomlás (98%) mellett a nuklid spontán hasadása is bekövetkezik. Ez utóbbi jelenség a PD tömegspektrometriában talált alkalmazást. A 252 Cf két nagyenergiájú ionfragmentumra bomlik, amelyek ellentétes irányban, egymástól 180°-os távolságra bocsátódnak ki. A bomlás nagy mennyiségű energia felszabadulásával jár, amely nagyrészt a töredékrészecskék mozgási energiájává alakul át, és eléri a 90-130 MeV-ot. A kialakult töredékek halmaza meglehetősen széles, kinetikai energia szóródás és magas iontöltés jellemzi őket. Közülük a legelterjedtebb a technéciumion (Tc), amelynek mozgási energiája 100 MeV, töltése +20 . A bomlási részecskék nyalábja egy vékony fémfólián halad át, amelynek felületén a vizsgált minta található, ami több ezer Kelvin gyors felmelegedést és a minta deszorpcióját okozza.

Végül a tárgyalt deszorpciós módszerek közül az utolsó a lézeres deszorpció . Ez a módszer a MALDI módosítása miatt ismertebb. Az ionizációs forrás különböző típusú impulzuslézerek (gáz-, szilárdtestlézerek , festéklézerek ). Az ionok előállításához használt hullámhosszak a közeli UV vagy IR tartományba esnek. Megjegyzendő, hogy a kereskedelmi forgalomban lévő MALDI tömegspektrométerek túlnyomó többsége csak nitrogénlézerrel működik, 337 nm (3,68 eV ) sugárzási hullámhosszal, azaz a közeli ultraibolya tartományban, és az impulzus időtartama több nanoszekundum.

Módszer	bombázó részecske	Részecske energia	Részecske fluxussűrűség
	Tömegrészecskék által kiváltott deszorpció
Statikus másodlagos ion tömegspektrometria (SIMS)	Ionok Ar + , Xe + , Cs + , O 2 + , O - , fémionok (Ga + , In + , Bi + stb.)	100 eV-10 000 eV, esetleg 100 keV-ig	< 10 -8 A / cm² s
Gyors atombombázás (FBA)	Inert gázok atomjai (Ar, Xe stb.)	3-10 keV	10 5 A / cm² s (egyenértékű)
Plazma deszorpció (PD)	252 radioaktív bomlástermékei Vö	90 - 130 MeV	10³ részecske / cm² s
	Sugárzás által kiváltott deszorpció
UV lézeres deszorpció/ionizáció (LDI)	UV lézersugárzás (fotonok)	2,9 eV (430 nm) 6,5 eV (193 nm)	3,10 5 - 10 9 W / cm² s

Az ionképződés mechanizmusai

Gyors atombombázás és másodlagos ion tömegspektrometria

A BBA tömegspektrometria csak abban különbözik a folyékony mátrixban alkalmazott SIMS-től, hogy semleges, gyorsított részecskéket használnak elsődleges részecskékként. Úgy gondolják, hogy az ionképződés mechanizmusa mindkét esetben meglehetősen hasonló. Ritka kivételektől eltekintve a két módszer tömegspektruma alig tér el egymástól.

A megfigyelt molekuláris vagy kvázimolekuláris ionok a következő formában lehetnek jelen a tömegspektrumban:

1) Protonált/deprotonált molekulák ([M+H] + , [M-H] + [M+H] - , [MH] - ); 2) Kationos/anionos molekulák ([M+cat] + (például [M+Na]+), [M+an] - (például [M+Cl] - ); 3) gyökös ionok (M +• , M -• ); 4) Klaszter ([kationánionn+1] − , [M(M+H)] + ; [kationánionn+1] − , [M(MH)] − ).

A spektrumokban leggyakrabban megfigyelt ionok a páros elektronszámú ionok: protonált vagy deprotonált ionok ([M+H] + , [MH] − ) és kationos ionok ([M+cat] + ). A poliaromás vegyületekre (például naftalin, antracén, fullerén), ahol a gyökök stabilizálása az elektronsűrűség delokalizációjával lehetséges egy konjugált kettős kötésrendszer mentén, páratlan elektronszámú gyök-ionok jellemzőek.

A 20-25 mm² felületre felvitt néhány mikroliteres oldatcseppből analitionok keletkeznek. Az oldat legalább két komponenst tartalmaz - az oldószert (mátrixot) és a benne oldott vizsgált anyagot. A folyadéknak alacsony gőznyomásúnak kell lennie (p < 10 −3 Pa). [nyolc]

A BBA és SIMS leggyakoribb mátrixai a glicerin , a tioglicerin és az m-nitro-benzil-alkohol. Általában glicerint és tioglicerint használnak a vizsgált anyag pozitív protonált molekuláinak kialakítására. A tioglicerin gőznyomása valamivel magasabb, mint a glicerin. Magasabb savassága miatt azonban a protonált ionok kimenete intenzívebb. A glicerinréteg részecskebombázás nélkül is 50 nm/s sebességgel párolog, így egy csepp (néhány mikroliter térfogatú) glicerin élettartama vákuumban 10-20 perc. A felszínközeli régióban történő párolgás következtében a mátrixban oldott molekulák koncentrációja magasabb lesz, mint az ömlesztett molekulákban. Ugyanakkor a minta besugárzásakor a felületi réteg folyamatosan feltöltődik sértetlen vizsgált molekulákkal. Így megszűnik az anyag molekuláit érő sugárzási károsodás, amely az FBA-ra (SIMS) jellemző szilárd mintákon.

A bombázó atom vagy ion kinetikus energiája a folyékony célmolekulákkal való ütközéskor eloszlik. A bombázott felületről eltávolított anyag főleg molekulákból és klaszterekből áll, amelyek egy része gerjesztett és ionizált. A felszínhez közeli régióban érezhető helyi nyomás uralkodik. Ezt a területet "élnek" (szegélyrégiónak) nevezik . Olyan folyamatok lehetségesek benne, mint a kémiai ionizáció (ion-molekuláris kölcsönhatás töltött és semleges részecskék között) és a gerjesztett molekulaionok ütközési stabilizálása.

Az ionképzés legegyszerűbb módja a közvetlen iondeszorpció ( prekurzor modell ). Ez akkor lehetséges, ha a molekulák előre kialakított ionjai (vagy molekulacsoportok) már léteznek a felszínen. Ez jellemző a legtöbb szervetlen és szerves sóra, erős bázisokra és savakra. Amikor részecskékkel bombázzák, az ilyen molekulák deszorpciója és bomlása pozitív és negatív ionokká történik:

kation + anion − (kond.) → kation + (gáz) + anion − (gáz).

A protonálódás vagy kationizáció mind a kondenzált, mind a gázfázisban végbemenhet. Egy alkálifém-kation molekulához (például [M+Na] + ) kötődése könnyen megtörténik, ha ezek az ionok kezdetben sóik formájában vannak jelen oldatban. Az [M+H]+ ionok hasonló módon képződnek: szabad protonok kapcsolódhatnak a molekulához sav-bázis kölcsönhatás eredményeként oldatban, erős sav jelenlétében. Végső soron a deszolvatáció következtében már különálló ionok képződhetnek:

[M + Na + + (glicerin) n] → [M + Na + (glicerin) n-1] + , [M + Na + + glicerin] → [M + Na] + vagy [M + H + + glicerin] → [M + H] + .

Az ionizáció másik módja (a „kémiai ionizációs” modell), hogy az ionok jelentős része ion-molekuláris reakciók következtében gázfázisban képződik. A kezdeti szakaszban, a részecskékkel történő bombázás során, közvetlenül a minta felületén, az „él” területen reagensionok képződnek, amelyek főleg oldószerionokból (mátrixból) állnak. Például egy glicerin mátrix esetében a fő reagensgáz a protonált molekulaion (GlyН + ). [9] A kialakulásához vezető reakciókat a következőképpen ábrázolhatjuk:

Xe + Gly → Pi + + Xe + e − (vagy C − ), (1) Pi + + Gly → GlyH+ + (Pi-H), (2)

ahol Xe a bombázó atom, Gly a glicerin mátrix, Pi az elsődleges ion és egy negatív töltésű részecske elektron (e - ) vagy C - fragmentum formájában .

Az (1) és (2) reakciót az analit protonizálása követi:

GlyH + + An → AnH + + Gly. (3)

Az AnH + ion intenzív jelének regisztrálásához szükséges, hogy az analit (An) gázfázisában (SP) nagyobb proton affinitás legyen, mint a glicerin SP. Ellenkező esetben egy ilyen reakció endoterm lesz, és az ion-molekuláris reakció (3) sebességi állandója rendkívül alacsony lesz.

Az áramerősségek arányának függését nagyban meghatározza a két anyag közötti SP különbség. Ha a vizsgált vegyület SP-je nagyobb volt, mint a mátrixé, akkor a protonált ion mátrixionhoz viszonyított intenzívebb jele kerül rögzítésre a tömegspektrumban. És ahogy az SP (analit) és SP (mátrix) közötti különbség nő, a vizsgált anyag és a mátrix ionjai közötti intenzitások aránya nő.

Ha a minta elemzett vegyületek ekvimoláris keverékét tartalmazza egy glicerin mátrixban, különböző SP-értékekkel a tömegspektrumban, az egyik anyag (An1) protonált ionjának jelét egy másik (An2) elnyomja, amelynek magasabb az SP, azaz SP (An1) < SP (An2 ). Ebben az esetben az ionok tömegspektrumbeli eloszlásában nem játszik szerepet az oldatban lévő proton hozzáadásának képessége (a vizsgált vegyületek savassági állandója glicerinben). Ennek eredményeként a vizsgált modell keretein belül a protonált ionok képződésének mechanizmusa a következő reakciósorozatként ábrázolható [10] :

1) protontranszfer a mátrix és az analit között: GlyH + + An1 → An1H + + Gly, (3а) GlyH + An2 → An2H + + Gly. (3b) 2) protontranszfer két vizsgált anyag között: [An1H] + + An2 → An1 + An2H + . (3v)

Plazma deszorpció

A PD MS bombázó részecskéinek kinetikus energiájának tartománya a MeV régióban található, ami három nagyságrenddel nagyobb, mint a BBA és SIMS primer részecskéinek energiája. Ez az ionok képződésének teljesen más mechanizmusát jelenti. Ha a keV-os részecskéknél az energiaveszteség főként a részecskék célatom atommagja általi szóródása miatt következik be (nukleáris ellenállási rezsim), akkor a MeV részecskék esetében az energiaveszteség a részecske és a célpont elektronjaival (elektron) való kölcsönhatás miatt következik be. drag rezsim).

A radioaktív bomlásból származó részecskék átmennek egy fémfólián ( 10–3 mm vastag), amelyre a mintát lerakják. Szinte azonnali nagy energia szabadul fel, helyi felmelegedés 10 000 K-ig. Ez ionok, elektronok felszabadulásához vezet, és magas hőmérsékletű plazmát képez.

Az idő, ameddig ez a folyamat lezajlik, a rácsban lévő atomok rezgési periódusának nagyságrendje, azaz ~10 -13 s. Ilyen rövid ideig nagyon kicsi annak a valószínűsége, hogy a képződött molekulaionoknak lesz idejük fragmentumokra disszociálni. Megjegyzendő, hogy az ilyen ionizáció során rendkívül alacsony ionáramok képződnek: tíz ütközésből csak egy vezet molekulaion kialakulásához. Ezért a képződött ionok regisztrálásához 106-107 bomlási részecskékkel történő besugárzás után fel kell halmozni a jelet, ami 10-100 perces elemzést vesz igénybe .

Ötletek az ionképződés mechanizmusairól a MALDI esetében

A mintát, amely egy analit szilárd oldata vagy szilárd keveréke egy mátrixban, több nanomásodperces impulzustartamú lézerrel sugározzák be, nagy fajlagos sugárzási teljesítmény mellett (10 6 -10 7 W/cm²). . Az átvitt energia általában elegendő a helyi melegítéshez: jelentős energia szabadul fel, amely az elektronikus és rezgési gerjesztés energiájává, valamint a molekulák kinetikus energiájává alakul. Így a minta párolgása vagy szublimációja a fényfolt tartományában történik.

Az első szakaszban az anyagot mikrorészecskék kibocsátása formájában kilökődik. Az ilyen részecskék néhány száz mikrométernél nagyobb méretet is elérhetnek, deszorpciós sebességük 600-800 m/s lehet. A minta felszíne felett egy nagy lokális nyomású terület jelenik meg, az úgynevezett fáklya ( angolul plume — torch, plume, sultan), amely főleg semleges részecskékből áll. Ugyanakkor töltött részecskék is megfigyelhetők benne, amelyek hányada különböző becslések szerint az összes részecske teljes számának 10-5-10-3 -a .

A lángképződés kezdeti szakaszában a sűrűsége közel van a kondenzált állapotban lévő anyag sűrűségéhez. A fáklya tágításával (az első nanoszekundumokban) a konglomerátumok szétesése egészen egyedi molekulák vagy azok töredékei, valamint töltött (főleg mátrix) részecskék képződéséig megy végbe. Általában elsődlegesnek tekintik a molekulák ionizációját, amely közvetlenül akkor következik be, amikor az anyagot a kondenzált állapotból kilökődik . A lézerimpulzus kezdete és a mátrixionok megjelenése közötti időkülönbség körülbelül néhány ns.

Az így létrejövő táguló fáklyában a részecskék között folyamatos ütközések lépnek fel, beleértve a mátrix töltésű részecskék és a vizsgált anyag molekulái közötti lehetséges ion-molekuláris reakciókat, amelyek az utóbbiak ionizációjához vezetnek. Ezt a fajta ionizációt másodlagosnak nevezik .

Elsődleges ionizáció 1) Fotoionizáció

A molekulák fotoionizációja a legegyszerűbb esetben közvetlen többfoton ionizációként ábrázolható:

M + hν → M * ; M * + n (hν) → M +• + e − .

Általános szabály, hogy egy molekula közbenső elektronikus gerjesztett állapota (M * ) körülbelül 10 −9 −10 −8 másodpercig tart, így egy vagy több foton abszorbeálható egészen a mátrix gyökkationjának és szabad elektronjának kialakulásáig. A MALDI-ra jellemző sugárzási intenzitáson (10 6 −10 7 W/cm²) azonban csak közvetlen egy- vagy kétlépcsős ionizáció lehetséges. Így egyetlen molekula ionizálásához szükséges, hogy legalább két lézerfoton energiája (nitrogénlézer esetén 7,36 eV) nagyobb legyen, mint a molekula ionizációs energiája.

Megjegyzendő, hogy számos mátrixmolekula gázfázisában két foton energiája nem elegendő az ionizációhoz. Ebben az esetben feltételezzük, hogy a besugárzás kezdetben egy gerjesztett mátrixklaszter (M * M * ) kialakulásához vezet, amelynek bomlása a következő mechanizmusok szerint mehet végbe:

a) klaszterbomlás gyök és gyökkation képződésével: MM + 2hν → M * M * → M • + M +. + e - ; b) az aránytalanítási reakció szerint: MM + 2hν → M * M * → [MH] − + MH + , MM + 2hν → M * M * → M +• + M -• . 2) Töltésleválasztás

A lézeres abláció során bizonyos lokálisan eloszló töltésállapotokkal rendelkező klaszterek jönnek létre, amelyek a klaszter bomlása során tükrözik a képződött ionok összetételét és típusát. Az ionok képződése a mátrix és (vagy) maradék oldószer deszolvatációja eredményeként következik be.

A savas mátrixokkal (például 2,5-dihidroxi-benzoesavval) elemzett peptidek és fehérjék esetében az ionképződés a következőképpen ábrázolható:

{[Analit+nH] n+ + (n-1)A − + xma} → [Analit+H] + + (n-1)AH + xma,

ahol az Analit fehérje/peptid molekula, ma egy mátrix, A egy mátrixmolekula anionja. Az oligonukleotidok esetében ajánlatos a 2,4,6-trihidroxi-acetofenont templátként használni. Ebben az esetben a mátrix bázis (B) szerepét tölti be, és az ionizáció során túlnyomórészt negatív ionok képződnek:

{[Analit-nH] n- + (n-1)BH+ + xma} → [Analit-H] − + (n-1)B + xma. Másodlagos ionizáció Protonátvitel

Számos poláros szerves vegyület ionizációja leggyakrabban a mátrixion protonált formájából (MH + ) az analit molekulába (A) történő proton átvitel miatt következik be. Az MH + ionok primer ionizáció (lásd fent) és szekunder ionizáció eredményeként is képződhetnek.

1) Mátrix-mátrix reakció

Az MH + gázfázisban a mátrixionok képződése az elemzendő molekula protonálódásának egyik köztes szakaszának tekinthető. Ha az elsődleges ionok gyökkationok, akkor a mátrix protonálódása a következőképpen történhet:

M +• + M → MH + + [MH] • .

A keletkező gyök [MH] • később egy szabad elektront tud hozzáadni, ami negatív ion [MH] képződéséhez vezet – :

[MH] • + e − → [MH] − .

A disszociatív elektronbefogás során deprotonált ionok is képződhetnek:

M + e − → [MH] − + H • . 2) "Matrix-analit" reakció

A "mátrix-mátrix" kölcsönhatást követően az analit protonált ionjainak képződése a következő mechanizmussal lehetséges:

MH ++ A → M+AH + .

Ez a mechanizmus áll a fehérjék és peptidek protonált ionjainak képződésében. Ezeknek az anyagoknak a proton affinitása általában nagyobb (> 900 kJ/mol), mint sok ismert mátrixvegyületé (850-900 kJ/mol).

Az analit másodlagos ionizálásának másik lehetséges módja a deprotonált mátrix ion és az analit molekula kölcsönhatása:

[MH] − + A → M + [AH] − . Fémkation transzfer (kationozás)

Számos vegyület (szintetikus polimerek, poliszacharidok) esetében a kationizálás a másodlagos ionizáció egyik fő módja. Feltételezzük, hogy a kationos ionok a mátrixionból (MMet + ) az analitba (A) történő fémkation átvitel eredményeként jönnek létre :

[MMet] + + A → M + + AMet + , ahol Met=Na, K, Ag, Cu stb.

Általában kationizáló szereket, például ezüst-trifluor-acetátot, nátrium-hidrogén-karbonátot stb. használnak a mátrix adalékaként (például ditranol) a minta-előkészítés során az ilyen vegyületek elemzése során.

Elektronátvitel

Az alacsony ionizációs energiájú molekulákra jellemző, hogy páratlan számú elektront tartalmazó gyökkationok képződnek. Az A +• ionok képződése a mátrix gyökkationjainak és az analit semleges molekuláinak elektrontranszferrel történő kölcsönhatása eredményeként következhet be:

M +• + A → M + A +• .

Jegyzetek

↑ R.D. Macfarlane, D.F. Torgerson. Kalifornium-252 plazma deszorpciós tömegspektroszkópia // Tudomány. - 1976. - 191. sz . - S. 920 .
↑ A. Benninghoven, W. K. Slchtermann. Biológiailag fontos vegyületek kimutatása, azonosítása és szerkezeti vizsgálata szekunder ion tömegspektrometriával. - 1978. - T. 50 . - S. 1180 .
↑ M. Barber, RD Bordori, GJ Eliott, AN Sedgwick, AN Tyler. Gyors atombombázásos tömegspektrometria // Anal. Chem.. - 1982. - T. 54 . — S. 645A .
↑ DJ Surman, JC Vickerman. Fast Atom Bombardment Quadrupol Mass-Spectrometry // J. Chem. Soc., Chem. Kommun.. - 1981. - 7. sz . - S. 324 .
↑ K. Tanaka, H. Waki, Y. Ido, S. Akita, Y. Yoshida, T. Yoshida. Fehérje- és polimerelemzések m/z 100 000-ig lézerionizációval Repülési idő tömegspektrometriával // Rapid Commun. Mass Spectrom.. - 1988. - 2. kötet . - S. 151 .
↑ M. Karas, D. Bachmann, F. Hillenkamp. A hullámhossz hatása a szerves molekulák nagy besugárzású ultraibolya lézeres deszorpciós tömegspektrometriájában // Anal. Chem.. - 1985. - 57. sz . - S. 2935 .
↑ K. Tanaka. A makromolekula ionizációjának eredete lézeres besugárzással (Nobel-előadás) // Angew. Chem., Int. Szerk.. - 2003. - 42. sz . - S. 3860 .
↑ Porlasztás részecskebombázás hatására : Szo. cikkek / Szerk. R. Berisha, K. Wittmaka. - M . : Mir, 1988. - S. 369.
↑ J. Sunner, R. Kulatunga, P. Kebarle. Gyors atombombázás tömegspektrometria és gázfázisú alapismeretek // Anal. Chem.. - 1988. - 58. sz . - S. 1312 .
↑ J. Sunner, A. Morales, P. Kebarle. A gázfázisú bázisok dominanciája a megoldás alapjaival szemben a protonokért folytatott versenyben a gyors atombombázásos tömegspektrometriában // Anal. Chem.. - 1987. - 59. sz . - S. 1378 .
↑ R. Knochenmuss. Az ultraibolya mátrix-asszisztált lézeres deszorpció/ionizáció kvantitatív modellje // J. Mass Spectrom.. - 2002. - 37. sz . - S. 867 .

Linkek

Koichi Tanaka. Nobel-előadás A makromolekula ionizációjának eredete lézeres besugárzással