Spektrometri Massa (MS)

52
Spektrometri Massa Elusidasi struktur bahan alami

description

instrumentasi

Transcript of Spektrometri Massa (MS)

Spektrometri Massa Elusidasi strukturbahan alami Pendahuluan Spekrometri massa: menggunakan elektron dengan energi tinggi untuk memecah molekul menjadi fragmen2 Pemisahan dan analisis fragmen untuk memberikan informasi Bobot molekul Konfirmasi struktur: Fragmentasi Exact mass Teori Semburan elektron dengan energi tinggi menyebabkan molekul kehilangan elektron dan membentuk Kation radikal Spesies dengan muatan positif dan satu elektron tidak bermuatan +e-CHHHHHHHHC+2 e-Molecular ion (M+)m/z = 16 Teori Selain itu, elektron dengan energi tinggi dapat memecah molekul atau kation radikal menjadi fragmen2 (not detected by MS)m/z = 29molecular ion (M+) m/z = 30+ CHHH+HH H CHHCHHH CHHCHHH CHH+e-H CHHCHHHm/z = 15 Teori Molecular ion (parent ion): Kation radikal yang menunjukkan massa dari molekul asal Umumnya ditemui sebagai massa tertinggi pada spektrum Pengecualian: pada beberapa senyawa molecular ion tidak terbentuk HHHHCH CHHCHHHSpektrometer massa Kation yang terbentuk dipisahkan oleh defleksi magnetik Teori Hanya kation yang terdeteksi. Radikal tidak terlihat di SM. Jumlah defleksi yang teramati tergantung oleh mass to charge ratio (m/z). Hampir semua kation memiliki muatan +1, sehingga jumlah defleksi yang teramati umumnya tergantung massa ion. Spektra massa 8 http://ionsource.com/tutorial/spectut/spec2.htm Spektrum massa: etanol SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/1/09) M+ base peak Isotop Sebagian besar elemen muncul sebagai campuran isotop. Keberadaan isotop yang lebih berat dalam jumlah yang signifikan menyebabkan puncak2 dengan kelimpahan lebih kecil dengan massa yang lebih besar dari puncak parent ion M+1 M+2 Kelimpahan Isotop => 81Br Exercises Kitson et al., 1996, Gas Chromatography and Mass Sectrometry: A practical Guide,Academic Press, USA Kitson et al., 1996, Gas Chromatography and Mass Sectrometry: A practical Guide,Academic Press, USA Kitson et al., 1996, Gas Chromatography and Mass Sectrometry: A practical Guide,Academic Press, USA Relative intensities of ions expected for various combinations of Bromine and Chlorine

BrBr2Br3ClCl2Cl3BrClBr2ClBrCl2 M+1005134100100100784562 M + 294100100316595100100100 M + 4 4797 1031247445 M + 6313 146 http://www.chemistry.ccsu.edu/glagovich/teaching/316/ms/brandcl.html Tips untuk interpretasi spektrum MS Identifikasi fragmen ion karakteristik Identifikasi kehilangan fragmen dari molecular ion Database/literatur Rule of Thirteen Untuk mengidentifikasi kemungkinan formula molekul CnHm. Step 1:n = M+/13 Step 2:m = n + sisa step 1 Rule of Thirteen Example: M+ =106 Step 1:n = 106/13 = 8 (Sisa = 2) Step 2:m = 8 + 2 = 10 Formula:C8H10 Rule of Thirteen Jika terdapat heteroatom, BM-massa heteroatom Hitung formula hidrokarbon Tambahkan heteroatom pada formula Elemen yang mudah dikenali: Nitrogen Rule Jumlah N ganjil = BM ganjil CH3CNM+ = 41SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/2/09) Elemen yang mudah dikenali Bromine: M+ ~ M+2(50.5% 79Br/49.5% 81Br) 2-bromopropane M+ ~ M+2 SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/1/09) Elemen yang mudah dikenali Chlorine: M+2 is ~ 1/3 as large as M+ ClSDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/2/09) M+2 M+ Sulfur: M+2 lebih besar dari biasanya (4% M+) Elemen yang mudah dikenali M+ M+2 SSDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/1/09) Elemen yang mudah dikenali Iodine I+ 127 Jeda besar Large gap I+ M+ SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/2/09) ICH2CNPola fragmentasi Alkana Fragmentasi biasanya memecah grup alkil sederhana Kehilangan metil M+ - 15 Kehilangan etilM+ - 29 Kehilangan propilM+ - 43 Kehilangan butilM+ - 57 Alkana bercabang cenderung mengalami fragmentasi menjadi Karbokation yang paling stabil Pola fragmentasi 2-metillpentana Pola fragmentasi Alkena:Fragmentasi umumnya membentuk karbokation alilik yang terstabilisasi dengan resonansi Pola fragmentasi Aromatik Frgmen pada karbon benzilik, membentuk karbokation benzilik yang distabilkan oleh resonansi (mengalami rearrangement menjadi ion tropylium) M+ C HHC H BrHCHHorPola fragmentasiAromatik biasanya juga memiliki puncak pada m/z = 77 untuk cincin benzene NO277M+ = 123 77 Pola fragmentasi Alkohol Mudah terfragmentasi sehingga seringkali parent ion tidak terdeteksi Dapat kehilangan radikal hidroksil atau air M+ - 17 atau M+ - 18 Biasanya kehilangan gugus alkil yang terikat karbon kabinol untuk membentuk ion oxonium 1o alkohol biasanya memiliki puncak yang signifikan pada m/z = 31 dari H2C=OH+ Pola fragmentasi 1-propanol M+M+-18 CH3CH2CH2OHH2C OHSDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/28/09) Pola fragmentasi Amina M+ ganjil (nitrogen jumlah ganjil) a-cleavage mendominasi membentuk ion iminium CH3CH2CH2NHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2N CH2Hm/z =72iminium ionPola fragmentasi 86CH3CH2CH2NHCH2CH2CH2CH372Pola fragmentasi Eter a-cleavage membentuk ion oxonium Kehilangan gugus alkil membentuk ion oxonium Kehilangan gugus alkil membentuk Karbokation Pola fragmentasi H O CHCH3Dietil eter (CH3CH2OCH2CH3) CH3CH2O CH2H O CH2Pola fragmentasi Aldehid (RCHO) Fragmentasi dapat membentuk ionacylium Fragmen yang lazim ditemui: M+ - 1

M+ - 29RC OR(i.e. RCHO - CHO)RC OPola fragmentasi Hidrosinamaldehid M+ = 134 C C C HHHHHO13310591105 91 SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/28/09) Pola fragmentasi Keton Fragmentasi menyebabkan pembentukan ion acylium Kehilangan R: Kehilangan R

RC OR'C ORCR'OPola fragmentasi 2-pentanone CH3CCH2CH2CH3OM+ CH3CH2CH2C OCH3C OSDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/28/09) Pola fragmentasi Ester (RCO2R) Pola fragmentasi umum Kehilangan OR M+ - OR Kehilangan R M+ - R Pola fragmentasi M+ = 136 COO CH310577105 77 SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 11/28/09) Prinsip dasar: Kehilangan /ketambahan 1 elektron: menghasilkan ion dengan jumlah elektron ganjil atau Kehilangan /ketambahan partikel bermuatan: menghasilkan ion dengan jumlah elektron genap LC/MS vs GC/MS LC/MS Analit : Polar-semi polar Non volatile Thermolabile GC/MS Analyte: Volatile dan semi volatile Thermostable Non volatile dan non stable, dapat melalui tahapan derivatization 43 44 http://www.shimadzu.com/an/lcms/support/intro/lib/lctalk/48/48intro.html Triana232 #611 RT: 17.12 AV: 1 NL: 8.53E8T: + c ESI sid=25.00Full ms [ 100.00-1000.00]100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000m/z05101520253035404550556065707580859095100Relative Abundance474.0472.2475.9229.2301.3 476.9246.2327.2 647.7172.0 430.4521.8969.4 603.8 392.8 928.3 146.0 678.7 744.9 883.1NHONHN+HBrOBr1234567891011121314151618192017H47 Triana232 #651 RT: 17.96 AV: 1 NL: 7.86E8T: + c ESI sid=25.00Full ms [ 100.00-1000.00]100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000m/z05101520253035404550556065707580859095100Relative Abundance520.1521.9349.2522.9229.2474.3292.3350.3463.8174.0 232.2 293.2 695.8 150.2 960.1 796.6 855.8 928.4 641.5 709.2 543.9NHONHN+HIOBr1234567891011121314151618192017H48 Multiple Charging Peptida dengan BM 10000 ESI-MS, muatan dengan penambahan jumlah H+ M + nH+ MnHn+ Ion2 yang terbentuk adalah: z = 1m/z = (10000+1)/1 = 10001 z = 2m/z = (10000+2)/2 = 5002 z = 3m/z = (10000+3)/3 = 3334.3 z = 4m/z = (10000+4)/4 = 2501 z = 5m/z = (10000+5)/5 = 2001 49 Figure from The Expanding Role of MS in Bio-technology G . Siuzdak Multiple charge ion http://www.astbury.leeds.ac.uk/facil/MStut/mstutorial.htm For example, if the ions appearing at m/z 1431.6 in the lysozyme spectrum have "n" charges, then the ions at m/z 1301.4 will have "n+1" charges 1431.6 = (MW + nH+)/n and 1301.4 = [MW + (n+1)H+] /(n+1) These simultaneous equations can be rearranged to exclude the MW term: n(1431.6) - nH+ = (n+1)1301.4 - (n+1)H+

n(1431.6) = n(1301.4) +1301.4 - H+

n(1431.6 - 1301.4) = 1301.4 - H+ n = (1301.4 - H+) / (1431.6 - 1301.4) hence the number of charges on the ions at m/z 1431.6 = 1300.4/130.2 = 10.Putting the value of n back into the equation: 1431.6 = (MW + nH+) n gives 1431.6 x 10 = MW + (10 x 1.008)and so MW = 14,316 - 10.08 therefore MW = 14,305.9 Da 51 Spektrum Lysozyme