分析在挥发性有机化合物异构体分离挥发性)

挥发性有机化合物的仪器可以可靠地研究了在不同的环境中使用化学电离质谱仪。但当掩盖了一个复合一个等压或异构干扰,这个展览歧义分析。

干扰启动不确定性在质谱峰识别由于没有明确测量的结构添加质谱峰。例如,这是一个常见的问题在风味和香味化学、个分子式(离子)可能存在于各种异构形式。

每个离子是重要的,因为他们只有助于香味或香味。图1显示了两个香兰素isomers-methyl尼泊金和水杨酸甲酯。隔离并区分同分异构体,质谱分离应该补充了一个维度

图1。水杨酸甲酯的异构结构和methylparaben。图片来源:TOFWERK。

而不同的同分异构体必须解决,离子迁移谱(IMS)是一种方法,可以利用与质谱联合。IMS区分离子结构,不同的旋转平均碰撞截面(平均分子大小)。

的帮助下Vocus IMS-MS,分析物已经被化学电离,电离的离子分离之前的碰撞截面质量分析。这提供了二维数据,质荷比和交叉部分相关的IMS。这deconvolutes几个等压或异构组件在一个质谱的峰值。

操作Vocus CI-IMS-TOF

图2显示了一个示意图的TOFWERK Vocus CI-IMS-TOF。在这种仪器,Vocus离子源产生的离子直接进入IMS分离室。商会与惰性清除缓冲气体(氦气、氮气等)和保留3 mbar的压力。

离子转移沿着9米的蜿蜒的路径在技术的帮助下,太平洋西北国家实验室的无损的离子处理(SLIM)。¹离子的运动已经由使用弱的电场。

离子与小碰撞截面旅行通过缓冲气体,减少摩擦和来漂移区域结束早于离子和更大的碰撞截面。

离子花时间旅行通过IMS漂移区域称为IMS漂移时间,这是连接到一个分子的碰撞截面。

TOFWERK提供的两种操作模式的Vocus CI-IMS-TOF。第一个方式绕过了IMS,有效地支持用户执行MS-only测量(蓝色路径如图2所示)。

图2。的示意图表示TOFWERK Vocus-IMS-TOF乐器。MS-only和IMS-MS测量都可能显示的蓝色和橙色离子路径,分别。图片来源:TOFWERK。

操作的第二个模式指导离子通过IMS(橙色路径在图2)通过离子交换,生成二维数据从几个同分异构体或等压线deconvolute贡献。IMS能力容易被激活的Vocus CI-IMS-TOF必要性。

与离子迁移异构体分离

Vocus IMS分离可以通过检查同分异构体水杨酸甲酯和methylparaben。因为这些化合物表现出类似的单一同位素的质量,只有不同芳环上的羟基的位置,他们都想出了相同的质谱峰质子转移反应(PTR)在同一对应的质子化了的化学质量(第153.05位)。

蓝色的痕迹在图3说明了这个实验。这数据是通过采样空气methylparaben和水杨酸甲酯的混合物在MS-only模式在500 ppt浓度(蓝色路径在图2中,蓝色的图3)。

这个数据验证的存在至少一个C₈H₈O₃化合物。然而,它并不表示的数量同分异构体导致的高峰。这只能通过触发IMS分析。

图3。蓝色跟踪:质谱同时获得抽样500 ppt水杨酸甲酯和500 ppt methylparaben MS-only模式(蓝色路径如图2所示)。橙色跟踪:质谱得到采样相同的水杨酸甲酯/ methylparaben混合物在IMS-mode(橙色路径如图2所示)。灰色的痕迹:显示了橙色的质谱分解的离子迁移维度揭示多个组件在90年第二次收购。图片来源:TOFWERK。

IMS模式激活使单个组件的一个质量峰被孤立。一旦触发离子,离子定向到流动区域(橙色路径如图2所示)和一个伪随机序列(复用)是用于离子门,调制离子信号,并提供至关重要的计时信息量化漂移。

由于离子的调制,离子损失明显比较IMS-MS质谱(橙色跟踪)MS-only质谱(蓝色跟踪),如图3所示。基于大门的50%的关税周期序列,量化的理论预期是50%的离子信号IMS-MS模式相比MS-only模式。

在实验基础上,40%的离子信号一直在量化IMS-MS模式比MS-only模式10%差异理论和experiment-denoting一小部分离子失去离子门口或漂移区域。

然而,这种权衡离子强度使其可行的生产漂移时间分布的广泛质荷比。

通过采用多路复用,工作周期是50%比< 1% non-multiplexing方法。灰色的痕迹在图3中显示了153.05的漂移时间分布。平均超过90秒,该跟踪从methylparaben代表了水杨酸甲酯的有效分离。这允许存在的物种很容易验证和他们的相对浓度对时间跟踪。

为了更好地理解如何年代:N的比例IMS数据降低浓度低于500 ppt,相同的数据集呈现在图3中已经使用和展品IMS漂移第一碳同位素分布(¹³C₁C₇H₉O₃⁺,m / Q = 154.05) methylparaben混合物和水杨酸甲酯如图4所示。

图4。漂移时间分布的第一个碳同位素(¹³C₁C₇H₉O₃⁺154.05 m / Q)水杨酸甲酯和尼泊金甲酯抽样40 ppt。光谱定性这样显示在图3中,除了降低S: N比率。图片来源:TOFWERK。

这是有益的,因为第一碳同位素浓度只有8%的预期¹²C的父母每个化合物或40 ppt。除了低浓度,漂移时间分布必须提出的几乎相同的¹²C母公司化合物在图3(灰色的痕迹)。

漂移分布如图4所示图3中这样的定性;但是,年代:N比率大大不利于仪器的LOD。这意味着分析物浓度范围内的40 ppt可以隔离和检测Vocus CI-IMS-MS仪器但需要长期的平均时间。

实时监控的异构体

尽管图3和图4中的数据平均超过90秒,正常的漂移时间发生在20到150毫秒时间尺度。等流动分离发生在短时间尺度,它是可行的实时跟踪异构体的数量。

这是有益的在跟踪过程,异构体比例波动时间尺度内< 60秒,这是一个困难的快速气相色谱(GC)工具。

图5显示了从一个实验结果说明实时测量异构体的数量。在这种情况下,少量的水杨酸甲酯溶液被注入液体校准系统(LCS)和仪器响应被记录下来。

图5。底板:时间序列数据为m / Q = 153显示离子电流随着时间的演变(灰色)。IMS维度揭示了瞬态响应的同分异构体水杨酸甲酯(绿色)和methylparaben(红色)。前面板:在三个不同的时间点记录显示了IMS光谱在m / Q = 153时间序列表示的数字1,2,3。IMS光谱都平均2.9秒,清楚显示交换离子methylparaben人口从水杨酸甲酯。图片来源:TOFWERK。

在这个实验中,水杨酸甲酯的初始峰值信号被预期,进一步衰变为methylparaben解决方案是在系统所取代。methylparaben的最大浓度是十亿分之2.5运行时的末尾水杨酸甲酯注入不再稀释它。

顶部面板在图5中展示三个IMS光谱在不同时期拍摄的“快照”在整个实验中,每个平均超过2.9秒。红色和绿色点确定质谱峰与methylparaben和水杨酸甲酯。

这些特性的相对强度变化对时间,建议一个等价的两个物种的相对人口的变化。异构体的数量变化可以跟踪结合独立IMS信号和分裂的量化离子电流的比值组合区域。

这种分析技术被处决methylparaben和水杨酸甲酯IMS(图5的结果发表在底部面板。在这种背景下,甲基水杨酸信号(绿色)迅速增加,直到达到最大信号在80秒,它减少了。methylparaben信号(红色)往往后来仍将保持低位运行。

贡献methylparaben和水杨酸甲酯的时间序列数据都包含在m / Q通道见灰色。在这种情况下,信号的快速增加和稳定后~ 70秒。在这一点上,没有明确的迹象表明异构体的数量变化。

标签“1”、“2”和“3”时间序列跟踪对应的时间点IMS光谱在顶部面板被收购,用匹配的标签。

虽然它可能收集气相色谱数据在图3和图4,很难再现实时数据如图5所示。的TOFWERK Vocus CI-IMS-TOF执行异构体分离比GC在更快的时间尺度。这提供了健壮的工具对于那些需要快速分析异构体分离。

参考

1. https://www.pnnl.gov/available-technologies/structures-lossless-ion-manipulation-slim

这些信息已经采购,审核并改编自TOFWERK提供的材料。

在这个来源的更多信息,请访问TOFWERK。