แมสสเปกโทรเมตรีในการวิเคราะห์สารอินทรีย์

แมสสเปกโทรเมตรีชั่งน้ำหนักโมเลกุลและชิ้นส่วนของโมเลกุล โดยให้สูตรโมเลกุลและรูปแบบการแตกตัวที่ทำหน้าที่เป็นลายนิ้วมือทางโครงสร้าง

Definition

แมสสเปกโทรเมตรีเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่ทำให้โมเลกุลเกิดไอออนและแยกไอออนที่เกิดขึ้นตามอัตราส่วนมวลต่อประจุ ทำให้ได้สเปกตรัมของมวลไอออนและความอุดมสมบูรณ์ที่ใช้ในการระบุและจำแนกสารประกอบอินทรีย์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมวิธีการทำให้เกิดไอออน, โมเลกุลไอออนและความสัมพันธ์กับมวลโมเลกุลและสูตรโมเลกุล, รูปแบบไอโซโทป, กลไกการแตกตัวรวมถึงการจัดเรียงตัวแบบ McLafferty และการใช้แมสสเปกโทรเมตรีความละเอียดสูงเพื่อกำหนดสูตรที่แน่นอน

Core questions

• โมเลกุลไอออนเผยให้เห็นมวลโมเลกุลได้อย่างไร และที่ความละเอียดสูง สูตรโมเลกุลเป็นอย่างไร?
• รูปแบบการแตกตัวบอกอะไรเราเกี่ยวกับโครงสร้าง?
• รูปแบบไอโซโทปบ่งชี้การมีอยู่ของธาตุเช่นคลอรีนและโบรมีนได้อย่างไร?

Key theories

โมเลกุลไอออนและการแตกตัว

การทำให้เกิดไอออนทำให้เกิดโมเลกุลไอออนซึ่งมีมวลที่ให้ค่าน้ำหนักโมเลกุล; การแตกตัวที่คาดการณ์ได้เป็นไอออนขนาดเล็กให้เบาะแสโครงสร้างจากมวลที่สูญเสียไปและที่ยังคงอยู่

รูปแบบไอโซโทปและมวลความละเอียดสูง

อัตราส่วนไอโซโทปที่จำเพาะเจาะจงเผยให้เห็นเฮเทอโรอะตอมเช่นคลอรีนและโบรมีน ในขณะที่การวัดมวลที่แน่นอนจะกำหนดสูตรโมเลกุลได้อย่างไม่ซ้ำกัน

Mechanisms

แหล่งกำเนิดไอออน (การชนของอิเล็กตรอน, อิเล็กโตรสเปรย์ หรือวิธีอื่น ๆ) สร้างไอออนในสถานะแก๊สซึ่งถูกแยกตามอัตราส่วนมวลต่อประจุในเครื่องวิเคราะห์และตรวจจับ ไอออนอนุมูลอิสระที่เกิดจากการชนของอิเล็กตรอนจะแตกตัวตามกลไกที่เอื้อต่อความเสถียรของไอออนและสารที่เป็นกลางที่เกิดขึ้น; การจัดเรียงตัวแบบ McLafferty ซึ่งเป็นการแตกตัวที่เป็นเอกลักษณ์ จะถ่ายโอนไฮโดรเจนแกมมาไปยังคาร์บอนิลพร้อมกับการสูญเสียแอลคีนที่เป็นกลาง

Clinical relevance

แมสสเปกโทรเมตรี ซึ่งมักจะเชื่อมต่อกับโครมาโตกราฟี มีบทบาทสำคัญในการศึกษาเมแทบอลิซึมของยา, พิษวิทยาเชิงบำบัดและนิติเวช, โปรตีโอมิกส์ และการวินิจฉัยทางคลินิก โดยใช้ในการระบุและหาปริมาณสารวิเคราะห์ปริมาณน้อยด้วยความจำเพาะสูง

History

เครื่องแมสสเปกโตรกราฟยุคแรกของ Aston ได้สร้างแมสสเปกโทรเมตรีให้เป็นวิธีการวิเคราะห์; McLafferty ได้จัดระบบการตีความการแตกตัวของสารอินทรีย์ และการพัฒนาวิธีการทำให้เกิดไอออนแบบอ่อน เช่น อิเล็กโตรสเปรย์โดย Fenn ได้ขยายเทคนิคนี้ไปยังชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งได้รับการยอมรับจากรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 2002

Key figures

• Francis William Aston
• Fred McLafferty
• John Fenn
• Koichi Tanaka

Seminal works

• silverstein2014
• mclafferty1993

Frequently asked questions

พีคของโมเลกุลไอออนคืออะไร?

พีคของโมเลกุลไอออนสอดคล้องกับโมเลกุลที่เกิดไอออนที่สมบูรณ์ก่อนการแตกตัว; ค่ามวลต่อประจุของมันให้น้ำหนักโมเลกุล และในเครื่องมือความละเอียดสูง จะช่วยในการกำหนดสูตรโมเลกุล

การจัดเรียงตัวแบบ McLafferty คืออะไร?

เป็นการแตกตัวที่จำเพาะของโมเลกุลที่มีหมู่คาร์บอนิล ซึ่งอะตอมไฮโดรเจนบนคาร์บอนแกมมาจะถ่ายโอนไปยังออกซิเจนของคาร์บอนิล และแอลคีนที่เป็นกลางจะถูกขับออกไป ทำให้เกิดไอออนชิ้นส่วนที่ใช้ในการวินิจฉัย ซึ่งมักจะมีความเข้มสูง