930d5975 osnovy metoda mass-spektrometrii. prakticheskoe primenenie metoda

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Иркутский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра фармацевтической и токсикологической химии
Е. А. Илларионова, И. П. Сыроватский
ОСНОВЫ МЕТОДА МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА
Учебное пособие
Иркутск
ИГМУ
2021
УДК 615.214.2(075.8)
ББК 52.817.105я73
И 44
Рекомендовано к изданию ЦКМС ФГБОУ ВО ИГМУ Минздрава России в
качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по образовательной
программе высшего образования – программе специалитета по специальности
Фармация по дисциплине «Токсикологическая химия»
(протокол № 4 от 29.04.2021)
Авторы:
Е. А Илларионова – д-р хим. наук, профессор, зав. каф. фармацевтической и
токсикологической химии ФГБОУ ВО ИГМУ Минздрава России
И. П. Сыроватский – канд. фарм. наук, доцент каф. фармацевтической и токсикологической
химии ФГБОУ ВО ИГМУ Минздрава России
Рецензенты:
А. А. Скрипко – канд. фарм. наук, доцент, зав. каф. управления и экономики фармации
ФГБОУ ВО ИГМУ Минздрава России
Л. М. Станевич – канд. химических. наук, доцент каф. химии и биохимии ФГБОУ ВО
ИГМУ Минздрава России
Илларионова, Е. А.
И 44 Основы метода масс-спектрометрии. Практическое применение метода :
учебное пособие / Е. А. Илларионова, И. П. Сыроватский ; ФГБОУ ВО
ИГМУ
Минздрава
России,
Кафедра
фармацевтической
и
токсикологической химии. – Иркутск : ИГМУ, 2021. – 49 с.
Учебное пособие охватывает раздел токсикологической химии, касающийся
использования физико-химических методов в химико-токсикологическом анализе. В
пособии изложены основные теоретические положения метода масс-спектрометрии.
Разобрана принципиальная схема прибора масс-спектрометра. Приведены основные
характеристики метода. Представлены примеры по использованию масс-спектрометрии в
сочетании с другими методами. В конце учебного пособия приведены тестовые задания для
самоконтроля знаний студентов, полученных при изучении материала.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по программе специалитета по
специальности Фармация, при изучении дисциплины «Токсикологическая химия»
УДК 615.214.2(075.8)
ББК 52.817.105я73
© Илларионова Е. А., Сыроватский И. П., 2021
© ФГБОУ ВО ИГМУ Минздрава России, 2021
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ...................................................................................... 4
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 5
1. Основные определения и понятия ....................................................................... 6
2. Общая схема метода масс-спектрометрии .......................................................... 8
3. Методы ионизации вещества ............................................................................... 9
4. Способы разделения ионов ................................................................................ 14
5. Виды регистрирующих устройств .................................................................... 16
6. Обработка результатов ...................................................................................... 17
7. Характеристики масс-спектрометров и ............................................................ 20
масс-спектрометрических детекторов .................................................................. 20
8. Применение масс-спектрометрии ..................................................................... 23
9. Газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрией .......................... 26
10. Высокоэффективная жидкостной хроматографии в сочетании с массспектрометрией ...................................................................................................... 30
11. Использование ГХ/МС и ВЭЖХ/МС для идентификации некоторых
производных гетероциклического ряда ................................................................ 32
Тестовые задания ................................................................................................... 43
Ответы на тестовые задания .................................................................................. 47
Рекомендуемая литература .................................................................................... 48
3
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВЭЖХ – высокоэффективная жидкостная хроматография
ВЭЖХ/МС – сочетания метода высокоэффективной жидкостной
хроматографии с методом масс-спектрометрии
ГЖХ – газожидкостная хроматография
ГХ – газовая хроматография
ГХ/МС – сочетания метода газовой хроматографии с методом массспектрометрии
ИСП – индуктивно-связанная плазма
МС – масс-спектрометрия
ТСХ – тонкослойная хроматография
ХТА – химико-токсикологический анализ
ЭУ – электронный удар
ЯМР – ядерный магнитный резонанс
MALDI – метод матричной лазерной десорбции
ESI – метод электрораспыление
EI – метод электронного удара
CI – метод химической ионизации
4
ВВЕДЕНИЕ
Масс-спектрометрия сегодня – это наиболее быстрый, чувствительный и
информативный метод анализа химических и биологических соединений любой
сложности: от химических элементов до биополимеров (белки, сахара,
нуклеиновые кислоты).
Современный масс-спектрометр базируется на основополагающей работе,
сделанной сэром Дж. Дж. Томсоном в Кэвендишевской лаборатории
Кембриджского университета. Исследования Томсона, приведшие к открытию
электрона в 1897 году, также привели к созданию первого масс-спектрометра,
построенного им для изучения влияния электрического и магнитного полей на
ионы, генерируемые в остаточном газе на катоде рентгеновской трубки. Томсон
обратил внимание, что эти ионы движутся по параболическим траекториям,
пропорциональным отношениям их массы к заряду. В 1906 году Томсон
получил Нобелевскую премию по физике за «Выдающиеся заслуги в
теоретическом и экспериментальном изучении электропроводимости газов».
Период с 1930-ых по начало 1970-ых годов отмечен выдающимися
достижениями в области масс-спектрометрии. К концу Первой мировой войны
работы Френсиса Астона и Артура Демпстера привели к значительному
улучшению точности и воспроизводимости измерений на масс-спектрометрах.
Позднее Альфред Нир воплотил эти достижения вместе со значительным
продвижением в вакуумной технике и электронике в конструкцию массспектрометра, значительно сократив его размеры. Нир и Джонсон впервые
построили масс-спектрометр с двойной фокусировкой. Еще раньше, в 1946
году, Уильям Стивенс предложил концепцию время-пролетных анализаторов,
способных разделять ионы путем измерения скоростей их движения по
прямому пути к коллектору. В середине 1950-ых годов Вольфганг Пол
разработал
квадрупольный
масс-анализатор.
Этот
анализатор
способен
разделять ионы с помощью осцилирующего электрического поля. Другой
инновационной разработкой Пола было создание квадрупольной ионной
ловушки, специально предназначенной для захвата и измерения масс ионов.
5
Первая ионная ловушка стала коммерчески доступной в 1983 (патент Finnigan).
Сегодня квадруполи и квадрупольные ионные ловушки являются наиболее
распространенными масс-анализаторами в мире и за свои инновационные
работы Вольфганг Пол получил в 1989 году Нобелевскую премию по физике. В
1950-е годы впервые были соединены газовый хроматограф и масс-спектрометр
(Голке, Маклаферти и Рихаге). Затем появились новые методы ионизации бомбардировка быстрыми атомами (Барбер), химическая ионизация (Тальрозе,
Филд,
Мансон),
полевая
десорбция/ионизация
(Беки),
лазерная
десорбция/ионизация, ассистируемая матрицей – MALDI (Танака, Карас,
Хилленкампф) ионизация в электроспрее – ESI (Доул, Фенн), ионизация в
индуктивно-связанной плазме (Фассел). Были разработаны новые приборы для
новых применений – масс-спектрометры ионно-циклотронного резонанса
(Хиппл) и, затем, с Фурье-преобразованием сигнала (Комиссаров, Маршалл),
тройные
квадрупольные
тандемные
масс-спектрометры
(Йоуст,
Энке).
Возросло число параметров, требующихся при создании этих приборов: точное
измерение масс, ультравысокое разрешение, наличие всех методов ионизации –
электроискровой,
матричной
лазерной
десорбционной
(MALDI),
электрораспыление (ESI), электронного удара (EI) и химической (CI).
1. Основные определения и понятия
Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических
спектральных, например оптических, методов состоит в том, что оптические
методы детектируют излучение или поглощение энергии молекулами или
атомами, а масс-спектрометрия – непосредственно сами частицы вещества.
Прибор, осуществляющий измерение отношения массы фрагмента
молекулы к его заряду, называется масс-спектрометр. Попадая в него,
анализируемые молекулы, последовательно ионизируются, получившиеся в
результате этого ионы разделяются в зависимости от присущих им отношений
массы к заряду и детектируются.
6
В случае графического изображения по оси абсцисс откладывается масса
ионов (точнее, величина отношении массы иона к его заряду), а по оси ординат
– их интенсивности, т.е. относительное количество ионов данного вида.
Принято выражать интенсивность в процентах к полному ионному току
(суммарной интенсивности всех ионов в спектре) или к интенсивности
максимального иона (рис. 1). В качестве единицы размерности массы в массспектрометрии
используются
термины:
углеродные
единицы,
атомные
единицы массы, дальтоны. Тем не менее, поскольку по шкале абсцисс в массспектрах откладывается величина отношения массы к заряду, для обозначения
этой единицы измерений используется термин «томсон» (Thomson, Th), но
чаще – просто m/z (отношение массы к заряду).
Результатом этих процессов является масс-спектр, который несет в себе
информацию о молекулярной массе аналита и его структуре. Таким образом,
масс-спектр представляет собой совокупность данных об образующихся при
определенных условиях ионизации в результате распада конкретного вещества
Относительная интенсивность
%
ионах и их интенсивности. На рисунке 1 приведен масс-спектр дихлоэтана.
49
100
84
86
51
50
47
99
1
40
50
60
70
80
90
100
m/z
Рисунок 1 – Масс-спектр дихлорэтана
Характеристический ион – обычно молекулярный ион или его фрагмент,
присутствие которого в масс-спектре способствует идентификации вещества.
Интенсивность ионов в масс-спектре, хотя иногда она опускается, выражается
7
в процентах к интенсивности максимального иона в данном спектре и
называется относительной интенсивностью.
Обращайте на данном этапе внимание только на наиболее интенсивные
пики в спектре, обусловленные всей молекулой (m/z 99) и ее наиболее
значимыми структурными фрагментами. В данном случае наиболее важными
осколочными ионами являются фрагменты с m/z 49, 84, 86. К этим фрагментам
можно применить понятие – характеристические ионы.
Фрагментация молекулярных ионов органических соединений в массспектрометре подчиняется определенным законам, поэтому при отсутствии
спектра анализируемого соединения в компьютерных библиотеках можно
установить его молекулярную массу, состав, наличие функциональных групп, а
иногда и точную структуру по характеру фрагментации. Поскольку во
фрагментации родственных соединений есть много общего, существует
возможность
интерпретации
спектров
вручную,
хотя
это
и
требует
определенной практики.
Масс-спектрометры любого вида обычно работают в двух режимах
регистрации ионов: сканирования (SCAN) полного или части диапазона
величин отношения массы к заряду для исследуемого вещества или
мониторинга характеристических ионов (селективный ионный мониторинг,
SIM) этого и других веществ в пределах определенного заданного времени.
Важной характеристикой метода является отношение сигнал/шум,
которое представляет собой отношение величины сигнала детектора к
интенсивности систематических и
других помех,
вызванных разными
причинами. Обычно соотношение 3:1 считается значимым с точки зрения
регистрации сигнала анализируемого вещества.
2. Общая схема метода масс-спектрометрии
Масс-спектрометрия
–
метод
исследования
и
анализа
вещества,
основанный на ионизации атомов и молекул, входящих в состав пробы, и
регистрации спектра масс образовавшихся ионов.
8
Принцип
работы
масс-спектрометра
можно
предмтавить
в
виде
следующей схемы.
1. Превратить нейтральные частицы определяемого вещества – атомы или
молекулы в частицы заряженные – ионы.
2. Разделить образовавшиеся ионы в пространстве в соответствии с их
массой посредством электрического или магнитного поля.
3. Измеряя электрический ток, образуемый направленно движущимися
ионами, можно судить об изотопном, атомарном и молекулярном составе
анализируемого вещества, как на качественном, так и на количественном
уровне.
Оборудование
для
проведения
исследований
методом
масс-
спектрометрии обычно состоит из нескольких основных блоков. На рисунке 2
приведена принципиальная блок-схема масс-спектрометра.
ЭВМ
Ввод
пробы
Ионный
источник
Массанализатор
детектор
Система
обработки
данных
Система
откачки
Рисунок 2 – Схема масс-спектрометра
3. Методы ионизации вещества
Наиболее старый и наиболее широко применяемый в современной массспектрометрии метод ионизации молекул органических соединений – это, так
называемый, электронный удар (ЭУ), по-английски EI – Electron Impact. В
последнее время этот термин заменяют на термин электронная ионизация. Для
9
того, чтобы ионизовать органическое вещество его нужно сначала из
конденсированной фазы (жидкость, твердое тело) перевести каким-нибудь
образом в газовую фазу, например, нагреть (этого, конечно, не нужно делать с
газами). Затем, их нужно ввести в так называемый источник ионов, где они
подвергаются бомбардировке пучком электронов, который можно получить,
нагревая, например, металлическую ленточку (катод). Можно поместить
вещество в конденсированной фазе в источник ионов и там его испарить.
Электроны,
легкие по сравнению с молекулами отрицательно заряженные
частицы, сталкиваясь с молекулами вырывают из электронных оболочек
электроны и превращают молекулы в ионы. При этом молекулы часто
разваливаются на заряженные фрагменты по определенному для каждого
соединения механизму. Именно в результате этого процесса в конечном итоге
получится масс-спектр. Набор рассортированых по массам ионов несущий
информацию о структуре молекулы и, часто, настолько характерный для
определенного органического соединения, что его называют «отпечатком
пальцев», то есть настолько же индивидуальный как рисунок на пальцах
человека. Все это должно происходить в вакууме, иначе электроны слишком
быстро зарядят молекулы, составляющие компоненты воздуха, а ионы,
образовавшиеся из того соединения, которое нас интересует, слишком быстро
вновь превратятся в нейтральные молекулы.
Другой способ ионизации – это ионизация в ионно-молекулярных
реакциях, называемая химической ионизацией (ХИ), CI – Chemical Ionization.
При этом способе источник ионов заполняется каким-либо газом при
повышенном давлении (типично используется метан или изобутан, очень редко
аммиак и другие газы), который ионизуется все тем же электронным ударом, а
в результате большой популяции молекул в источнике начинают происходить
ионно-молекулярные реакции, ведущие к образованию ионов-реагентов,
которые, в свою очередь взаимодействуют с молекулами интересующего нас
вещества, ведя к их ионизации. При этом происходит протонирование, т.е.
образование положительно заряженных ионов. Вводимые в источник ионов
10
соединения также могут реагировать с «медленными» («термическими»)
электронами, которые охотно образуются и блуждают в плазме источника
работающего в режиме химической ионизации. При этом взаимодействии
происходит так называемый диссоциативный резонансный захват электронов,
ведущий к тому, что образуется ион с «лишним» электроном, т.е. отрицательно
заряженный. Такая ионизация в газовой фазе является «мягкой», то есть
образовавшиеся ионы не разваливаются на мелкие фрагменты, а скорее
остаются крупными кусками либо чуть меньше, чем исходная молекула, либо
даже большее ее за счет присоединения других ионов. Этот метод дает меньше
информации о том, как устроена структура молекулы, зато с его помощью
легче определить ее молекулярную массу. Это касается, в основном,
положительно заряженных ионов. Большим преимуществом химической
ионизации с образованием отрицательных ионов является значительное
улучшение чувствительности и селективности в отношении избранных
соединений (соединений с большим сродством к электрону, например,
содержащих атомы галогенов). Предел обнаружения таких соединений может
быть снижен
многостадийная,
до трех порядков.
или
Тандемная масс-спектрометрия
многомерная)
весьма
полезна
для
того,
(или
чтобы
использовать информационно значимые ионы, образовавшиеся при химической
ионизации, и подвергнуть дополнительной фрагментации, позволяющей
выявить структуры фрагментов молекулы.
К сожалению, очень многие органические вещества невозможно испарить
без разложения, то есть перевести в газовую фазу. А это значит, что их нельзя
ионизовать электронным ударом. Но среди таких веществ почти все, что
составляет живую ткань (белки, ДНК и т.д.), физиологически активные
вещества, полимеры, то есть все то, что сегодня представляет особый интерес.
Масс-спектрометрия не стояла на месте, и последние годы были разработаны
специальные методы ионизации таких органических соединений. Сегодня
используются, в основном, методы ионизации при атмосферном давлении –
ионизация в электроспрее (ESI) или химическая ионизация при атмосферном
11
давлении – APCI (и ее подвид с дополнительной фотоионизацией – APPI), а
также ионизация лазерной десорбцией при содействии матрицы (MALDI). В
первом случае жидкость (интересующие нас соединения с растворителем)
вырывается под давлением вместе с коаксиально подаваемым разогретым газом
(азотом) из узкого капилляра (на самом деле, иглы, которая находится под
повышенным потенциалом – 5-10 кВ) с огромной скоростью и прямо в этой
струе мелкодисперсного тумана с оболочек молекул срываются электроны,
превращая их в ионы. Большая часть растворителя при движении этой струи
переходит в газовую фазу и не попадает в отверстие входного конуса источника
ионов API. В режиме химической ионизации при атмосферном давлении
потенциал прикладывается не к игле, через которую поступает жидкость, а к
электроду в области распыления, что приводит к образованию коронного
разряда. В этом случае фрагментация значительно меньше, чем в предыдущем –
электроспрее (ESI). В методе MALDI лазерный луч вырывает ионы с
поверхности мишени, на которую нанесен образец со специально подобранной
матрицей.
До сих пор мы описывали методы, применяемые для ионизации
относительно «мягких» соединений, составляющих органическую материю.
«Мягких» означает, что для того, чтобы перевести молекулы органики в ионы
нужны относительно небольшие энергии. Для ионизации неорганических
материалов (металлы, сплавы и т.д.) требуется использование других методов.
Энергии связи атомов в твердом теле гораздо больше и значительно более
жесткие методы необходимо использовать для того, чтобы разорвать эти связи
и получить ионы. Многие способы ионизации были опробованы и на
сегодняшний день лишь несколько из них применяются в аналитической массспектральной практике.
Первый метод, наиболее распространенный, ионизация в так называемой
индуктивно-связанной плазме. Индуктивно-связанная плазма (ИСП, ICP)
образуется внутри горелки, в которой горит, обычно, аргон. Аргон, вообще
говоря, инертный негорючий газ, поэтому, чтобы заставить его гореть, в него
12
закачивают энергию, помещая горелку в индукционную катушку. Когда в
плазму аргоновой горелки попадают атомы и молекулы, они моментально
превращаются в ионы. Для того, чтобы ввести атомы и молекулы
интересующего материала в плазму их обычно растворяют в воде и распыляют
в плазму в виде мельчайшей взвеси. Другой метод состоит в том, чтобы
превратить вещество в газ. Например, это делают с помощью мощного
лазерного луча, который «взрывает» кратер в подставленном под него кусочке
материала, переводя небольшую его часть в газообразное состояние (лазерная
абляция).
Другой способ – это так называемая термоионизация или поверхностная
ионизация. Анализируемое вещество наносится на проволочку из тугоплавкого
металла, по которой пропускается ток, разогревающий ее до высокой
температуры. За счет высокой температуры нанесенное вещество испаряется и
ионизируется.
Этот
метод
обычно
используется
в
изотопной
масс-
спектрометрии. Два других метода могут применяться для ионизации
проводящих ток материалов. Это искровая ионизация и ионизация в тлеющем
разряде. Не останавливаясь на подробностях этих методов, скажем только, что
в первом за счет разницы потенциалов между кусочком исследуемого
материала и другим электродом пробивается искра, вырывающая с поверхности
мишени ионы, а во втором происходит тоже самое, но за счет так называемого
тлеющего разряда, поджигаемого между кусочком проводящего материала и
электродом в атмосфере инертного газа, находящегося под очень низким
давлением (того же аргона в большинстве случаев). Надо отметить, что начиная
от ионного источника и до детектора масс-спектрометр представляет собой
вакуумный
прибор.
Довольно
глубокий
вакуум
обеспечивает
беспрепятственное движение ионов внутри масс-спектрометра, а при его
отсутствии ионы просто рассеяться и рекомбинируют (превратятся обратно в
незаряженные частицы).
13
4. Способы разделения ионов
Как способов ионизации, так и способов пространственного разделения
ионов существует достаточно много.
В качестве примера приведем принцип работы так называемого
магнитного масс-спектрометра, в котором ионы разделяются под действием
магнитного поля В, с ионизацией посредством электронного удара. Массспектрометр требует создания в нем очень чистого вакуума. Давление
остаточного газа в приборе обычно составляет около 10 -7 – 10-10 мм рт.ст.
Нейтральные молекулы исследуемого газа поступают в область камеры
ионизации, где подвергаются столкновению с ионизирующими электронами.
При этом часть молекул (около 0,1%) превращается в ионы по схемам,
приведенным выше. Электрическое поле, образованное ускоряющей разностью
потенциалов Uуск, сообщает ионам кинетическую энергию.
В результате ион с массой m и зарядом z будет двигаться в магнитном
поле по дуге окружности радиуса R, определяемого из соотношения
или
Таким образом, изменяя либо потенциал Uуск , либо магнитное поле B,
можно заставлять двигаться по окружности большего или меньшего радиуса, на
линии которой находится щель входа в детектор, ионы той или другой массы
или величины заряда. Записывая зависимость ионного тока от соотношения
m/z, получают набор пиков, называемый масс-спектром.
Некоторые другие способы разделения ионов по массе.
Комбинированное высокочастотное (несколько мегагерц) переменное и
постоянное электрическое напряжение вида U = V + U0 cos ωt, подаваемое на
систему четырех электродов, вынуждает ионы совершать колебательное
движение в такт с частотой ω этого поля. При определенных величинах U0 , V и
14
ω во выходную щель масс-анализатора будут проходить только ионы с
определенной массой m, отвечающей условию:
m = aU0 / ω2,
где а – некоторая постоянная прибора. Все ионы с отличными массами будут
двигаться с нарастающими амплитудами колебаний, что приводит к их
нейтрализации
на
стенках
электродов.
Путем
изменения
амплитуды
высокочастотного напряжения U0 или его частоты ω масс-анализатор
настраивают на регистрацию ионов той или иной требуемой массы. Так
работают
квадрупольные
масс-анализаторы.
Они
гораздо
компактнее
магнитных и обладают довольно высокой чувствительностью.
Еще один способ разделить ионы по массам – создать кратковременный
импульс постоянного электрического поля. Приобретая скорость
ионы долетают до коллектора за время
где L – длина анализатора.
Таким образом, из-за различия в массах ионы приобретают различные
скорости, обратно пропорциональные
. Образуется ионный «пакет», в
голове которого летят легкие ионы, тогда как тяжелые его замыкают, и,
следовательно, ионы достигают коллектора в разные моменты времени. В этом
состоит принцип разделения ионов по массам во времяпролетном массспектрометре, главными преимуществами которого являются практически
неограниченный диапазон масс и очень быстрое время регистрации массспектра порядка 10- 3 с.
В масс-спектрометрах ион-циклотронного резонанса ион движется под
действием сразу двух полей: сильного постоянного магнитного и переменного
электрического. Под действием магнитного поля ион движется по окружности с
циклической частотой
15
определяемой массой иона и магнитной индукцией. Электрическое поле
изменяется с циклической частотой wЕ по закону E = E0 сos ωEt
При равенстве частот ωЕ и ωВ (напомним, что последняя зависит от массы
иона) наступает резонанс, проявляющийся в заметном поглощении энергии
электрического поля. Такой масс-спектрометр чрезвычайно компактен, имеет
очень высокие чувствительность, разрешающую способность и диапазон масс.
Интересно отметить, что ионы в ячейке могут удерживаться на своих круговых
орбитах по нескольку десятков часов. Отрицательные ионы, которые также
могут образовываться в процессе ионизации, вращаются в ячейке в
противоположном направлении и также будут регистрироваться в масс-спектре
при частоте электрического поля, соответствующей их массе.
5. Виды регистрирующих устройств
Третья обязательная деталь масс-спектрометра – регистрирующее
устройство, с помощью которого можно определить количество ионов с
данным m/z. Первые масс-спектрографы использовали в качестве детектора
фотопластинку.
Сейчас
используются
динодные
вторично-электронные
умножители, в которых ион, попадая на первый динод, выбивает из него пучок
электронов, которые в свою очередь, попадая на следующий динод, выбивают
из него еще большее количество электронов и т.д. Другой вариант –
фотоумножители, регистрирующие свечение, возникающее при бомбардировке
ионами люминофора. Кроме того, используются микроканальные умножители,
системы типа диодных матриц и коллекторы, собирающие все ионы, попавшие
в данную точку пространства (коллекторы Фарадея). В современном приборе
регистрирующее устройство непосредственно связано с компьютером, который
производит обработку результатов и управляет экспериментом.
16
6. Обработка результатов
Библиотеки масс-спектров являются мощным средством, позволяющим
выяснить структуры масс-спектров электронного удара. В большинстве из них
поиск возможен в режиме on-line. Из информации об измеренном спектре
выбирают только небольшой объем данных о наиболее важных пиках и эти
данные сравнивают с библиотечными спектрами. Согласие между измеренным
спектром и библиотечным образцом выражается некоторым числом, обычно лежащим в диапазоне 0–1000, где значение 1000 соответствует идеальному
совпадению. Десять наилучших библиотечных спектров выводятся на экран для
последующей визуальной обработки пользователем.
Компьютерный поиск в библиотеках спектров оказывается весьма
полезным, так как он дает направления поиска в случае анализа совершенно
неизвестных образцов или предоставляет надежные данные для подтверждения
того, что исследуемое вещество действительно присутствует в образце. Однако
следует отметить, что наиболее часто используемые библиотеки содержат от
2000 до 500 000 масс-спектров, а количество известных соединений в
настоящее время более 12 000 000. Таким образом, результаты поиска в
компьютерных базах данных нельзя воспринимать как истину в последней
инстанции. При использовании компьютерного поиска следует твердо
придерживаться правила: компьютер быстро сравнивает измеренный массспектр с библиотечным, но окончательное решение об идентификации
исследуемого соединения принимает пользователь после изучения имеющихся
данных и результатов компьютерной обработки.
В то время как поиск в компьютерных базах данных при массспектрометрии с ионизацией электронным ударом является достаточно
мощным средством благодаря как временной («день ото дня»), так и
межлабораторной («от прибора к прибору») воспроизводимости спектров электронного удара, ситуация при мягкой ионизации и десорбционной химической
ионизации совершенно противоположная. В этих случаях результаты массспектрометрии настолько сильно зависят от экспериментальных условий, что
17
накопление универсальных библиотек становится невозможным. Однако
иногда использование библиотек внутри фирмы или лаборатории может быть
оправданным.
Примеры наиболее часто используемых библиотек масс-спектров:
PBM-формат
WILEY275 – 392 000 спектров различных веществ.
NIST02
– 175 000 спектров различных веществ.
PMW_TOX3 – более 6 350 спектров наркотиков, лекарственных
препаратов, пестицидов, ядовитых веществ и их метаболитов.
PEST – 300 пестицидов.
NIST– формат (WILEYN и NIST)
Библиотеки пользователей (PBM и AMDIS форматы).
Критерии идентификации. При масс-спектрометрии в комбинации с
разделительными методами в каждой лаборатории должны быть утверждены в
установленном порядке критерии идентификации, на основании которых
аналитики интерпретируют полученные результаты и выдают свои заключения.
Разумеется, для разделительного метода и масс-спектрометрии такие критерии
должны быть свои, учитывающие особенности использованных методов. Ниже
приведены
типовые
критерии
для
оценки
наркотиков,
стимуляторов,
лекарственных веществ и их метаболитов в моче живых лиц.
Критерии для масс-спектрального анализа. При работе в режиме
сканирования масс-спектров условия подбираются таким образом, чтобы
снятие спектров начиналось с величины m/z, превышающей все аналогичные
показатели искомых аналитов или их продуктов дериватизации, если для
другого нет специальных указаний. После получения спектров в выбранном
диапазоне проводят сравнение спектра анализируемого вещества со спектром
аналитического вещества сравнения, добавленного в мочу. При этом все пики с
относительной интенсивностью более 10% от интенсивности максимального
пика аналитического образца сравнения должны присутствовать в исследуемом
18
спектре. Относительная интенсивность трех характеристических ионов может
быть получена путем анализа одиночного или усредненного спектра или по
площадям пиков масс-фрагментограмм этих ионов.
Поиск
по
базам
данных
масс-спектров
должен
проводиться
квалифицированным специалистом. В лаборатории должны быть установлены
критерии идентификации с применением баз данных, например максимальный
индекс сходимости результатов.
Если не удается достичь совпадения относительных интенсивностей трех
характеристических ионов в пределах 5%, используют дериватизацию или
другой метод ионизации. К результатам этих исследований применяются те же
критерии.
При
работе
в
режиме
сканирования
характеристических
ионов
используют критерий относительной интенсивности трех характеристических
ионов, как описано выше. При этом наименьший из выбранных пиков должен
удовлетворять критерию сигнал—шум 3:1.
Результаты исследования могут быть представлены в виде таблицы или
масс-спектров.
Таблица 1 ‒ Масс-спектрометрические характеристики производных
бензодиазепина, продуктов их гидролиза и дериватов
диазепам
284, 283, 256, 221, 77
феназепам
350, 348, 321, 313, 177
Феназепам TMS
422, 420, 405, 385, 73
Нитразепам TMS
353, 352, 338, 306, 73
нордазепам
270, 269, 242, 241, 77
Нордазепам TMS
342, 341, 327, 269, 73
2-амино-5-хлоробензофенон
231, 230, 154, 105, 77
Оксазепам 2TMS
430, 429, 340, 313, 73
Оксазепам TMS
356, 341, 312, 239, 135
Жирным шрифтом выделены характеристические ионы
TMS – триметилсилированные производные
19
7. Характеристики масс-спектрометров и
масс-спектрометрических детекторов
Важнейшими
техническими
характеристиками
масс-спектрометров
являются чувствительность, динамический диапазон, разрешение, скорость.
Скорость сканирования. Масс-анализатор, как мы показывали выше,
пропускает
ионы
определенное
с
время
определенным
(кроме
соотношением
многоколлекторных
массы и заряда
приборов
и
в
ионно-
циклотронного резонанса, орбитальной ловушки ионов). Для того, чтобы
проанализировать все ионы по отношению их массы к заряду он должен
сканировать, то есть параметры его поля должны за заданный промежуток
времени пройти все значения, нужные для пропускания к детектору всех
интересующих ионов. Эта скорость разворачивания поля называется скоростью
сканирования и должна быть как можно больше (соответственно, время
сканирования должно быть как можно меньше), поскольку масс-спектрометр
должен успеть измерить сигнал за короткое время, например за время выхода
хроматографического пика, которое может составлять несколько секунд. При
этом, чем больше масс-спектров за время выхода хроматографического пика
будет измерено, тем точнее будет описан хроматографический пик, тем менее
вероятно будет проскочить мимо его максимального значения, а с помощью
математической обработки определить является ли он индивидуальным и
«доразделить» его с помощью масс-спектрометрии.
Самым медленным масс-анализатором является магнит, минимальное
время его сканирования без особой потери чувствительности составляет доли
секунды. Квадрупольный масс-анализатор может разворачивать спектр за
десятые доли секунды, а ионная ловушка еще быстрее, линейная ионная
ловушка – еще быстрее и чуть медленнее масс-спектрометр ионноциклотронного резонанса. Любое сканирование всех перечисленных выше
масс-анализаторов
является
компромиссным
–
чем
больше
скорость
сканирования, тем меньше времени тратиться на запись сигнала на каждое
массовое число, тем хуже чувствительность.
20
Разрешение. Наглядно разрешение (разрешающую способность) можно
определить как возможность анализатора разделять ионы с соседними массами.
Очень важно иметь возможность точно определять массу ионов, это позволяет
вычислить атомную композицию иона или идентифицировать пептид путем
сравнения с базой данных, сократив число кандидатов с тысяч и сотен до
единиц или одного единственного. Для магнитных масс-анализаторов, для
которых расстояние между пиками масс-спектра не зависит от масс ионов,
разрешение представляет собой величину равную M/DM. Эта величина, как
правило, определяется по 10% высоте пика. Так например, разрешение 1000
означает, что пики с массами 100.0 а.е.м. и 100.1 а.е.м. отделяются друг от
друга, то есть не накладываются вплоть до 10 % высоты. Для анализаторов, у
которых расстояние между пиками меняется в рабочем диапазоне масс (чем
больше масса, тем меньше расстояние), таких как квадрупольные анализаторы,
ионные ловушки, времяпролетные анализаторы, строго говоря, разрешение
имеет другой смысл. Разрешение, определяемое как M/DM в данном случае
характеризует конкретную массу. Имеет смысл характеризовать эти массанализаторы по ширине пиков, величине, остающейся постоянной во всем
диапазоне масс. Эта ширина пиков, обычно, измеряется на 50% их высоты. Для
таких приборов ширина пика на полувысоте равная 1 является неплохим
показателем и означает, что такой масс-анализатор способен различить
номинальные массы, отличающиеся на атомную единицу массы практически во
всем его рабочем диапазоне. Масс-спектрометры с двойной фокусировкой
(магнитной и электростатической), ионно-циклотронного резонанса – приборы
среднего или высокого разрешения. Типичным для магнитного прибора
разрешением является > 60,000, а работа на уровне разрешения 10,000-20,000
является рутинной. На масс-спектрометре ионно-циклотронного резонанса на
массе около 500 а.е.м. можно легко достигнуть разрешения 500,000, что
позволяет проводить измерения массы ионов с точностью до 4-5 знака после
запятой. Разрешения в несколько тысяч также можно добиваться при
использовании времяпролетных масс-анализаторов, однако, на высоких массах,
21
в области которых, собственно этот прибор имеет преимущество перед
другими, и этого разрешения хватает лишь для того, чтобы измерить массу
иона с точностью +/- десятки а.е.м.
Как видно из вышесказанного, разрешение тесно связано с другой важной
характеристикой – точностью измерения массы. Проиллюстрировать значение
этой характеристики можно на простом примере. Массы молекулярных ионов
азота (N2+)и монооксида углерода (СО+) составляют 28.00615 а.е.м. и 27.99491
а.е.м., соответственно (оба характеризуются одним массовым числом 28). Эти
ионы будут регистрироваться масс-спектрометром порознь при разрешении
2500, а точное значение массы даст ответ – какой из газов регистрируется.
Измерение точной массы доступно на приборах с двойной фокусировкой, на
тандемном квадрупольном масс-спектрометре и на масс-спектрометрах ионноциклотронного резонанса.
Динамический диапазон. Если мы анализируем смесь, содержащую 99,99 %
одного соединения или какого-либо элемента и 0,01% какой-либо примеси, мы
должны быть уверены, что правильно определяем и то и другое. Для того,
чтобы быть уверенным в определении компонентов в этом примере, нужно
иметь диапазон линейности в 4 порядка. Современные масс-спектрометры для
органического анализа характеризуются динамическим диапазоном в 5-6
порядков, а масс-спектрометры для элементного анализа 9-12 порядков.
Динамический диапазон в 10 порядков означает, что примесь в пробе будет
видна даже тогда, когда она составляет 10 миллиграмм на 10 тонн.
Чувствительность.
спектрометров.
Это
одна
Чувствительность
из
это
важнейших
характеристик
масс-
величина,
показывающая
какое
количество вещества нужно ввести в масс-спектрометр для того, чтобы его
можно было детектировать. Для простоты будем рассматривать связанный с
чувствительностью
параметр
–
минимальное
определяемое
количество
вещества, или порог обнаружения. Типичная величина порога обнаружения
хорошего
хромато-масс-спектрометра,
22
используемого
для
анализа
органических соединений, составляет 1 пикограмм при вводе 1 микролитра
жидкости.
Важнейшая характеристика при анализе органических соединений – это
чувствительность.
Для
того,
чтобы
достигнуть
как
можно
большей
чувствительности при улучшении отношения сигнала к шуму прибегают к
детектированию
по
отдельным
чувствительности
и
селективности
выбранным
при
этом
ионам.
Выигрыш
колоссальный,
но
в
при
использовании приборов низкого разрешения приходится приносить в жертву
другой важный параметр – достоверность. Ведь если Вы записывали только
один пик из всего характеристического масс-спектра, Вам понадобится еще
много поработать, чтобы доказать, что этот пик соответствует именно тому
компоненту, который Вас интересует. Как же разрешить эту проблему?
Использовать высокое разрешение на приборах с двойной фокусировкой, где
можно
добиться
высокого
уровня
достоверности
не
жертвуя
чувствительностью. Или использовать тандемную масс-спектрометрию, когда
каждый пик, соответствующий одиночному иону можно подтвердить массспектром дочерних ионов.
8. Применение масс-спектрометрии
К концу ХХ века инструментальные физико-химические методы анализа
стали
неотъемлемой
работающего
в
частью
области
экспериментальной
естественных
наук.
работы
Наиболее
исследователя,
мощными
и
многоцелевыми среди них, безусловно, являются спектроскопия ядерного
магнитного резонанса и масс-спектрометрия. Оба метода активно используются
в химии, биологии, медицине, экологии, контроле технологических процессов,
криминалистике и т.д. Характеризуя вновь синтезированное вещество,
исследователь обязан получить и описать его ЯМР и масс-спектры. Любая
крупная
физическая,
химическая,
биологическая,
токсикологическая
экологическая лаборатория имеет в своем распоряжении масс-спектрометр,
ориентированный
на
те
или
иные
23
специфические
исследования.
Совершенствование
техники
позволило
создать
приборы,
способные
исследовать молекулы с огромными массами порядка 100 000 а.е.м. и выше,
что,
несомненно,
открывает
просторы
для
изучения
таких
сложных
биологических молекул, как белки, а также длинноцепочечные органические
полимеры. Говоря о достоинствах масс-спектрометрии, следует, прежде всего,
отметить ее чувствительность, экспрессность, информативность и надежность.
Для получения достоверного масс-спектра индивидуального соединения даже
на рутинном масс-спектрометре достаточно 10–9-10–10 г вещества. При
необходимости простого детектирования конкретного соединения в смеси
порог обнаружения может быть легко снижен до 10 –12-10–14 г. Использование
современного оборудования и современных методов ионизации позволяет в
некоторых случаях увеличить чувствительность метода еще на несколько
порядков. Таким образом, «традиционная неразрешимая» без волшебства
русская задача о «поиске иголки в стоге сена» может быть легко решена массспектрометрически, а обычный масс-спектрометрический эксперимент сравним
с поиском одной иголки в нескольких миллионах стогах сена. Для получения
обычного спектра электронной ионизации индивидуального соединения
необходимо затратить 1-2 минуты, а время анализа сложной смеси
органических соединений в режиме хромато-масс-спектрометрии определяется
исключительно хроматографическим временем удерживания компонентов. При
этом в памяти компьютера, являющегося неотъемлемой частью современного
масс-спектрометра, остается информация о временах удерживания, площадях
пиков, а также масс-спектры всех компонентов смеси, то есть, вводя в прибор
один микролитр сложнейшей смеси органических соединений, на «выходе»
можно получить информацию о ее качественном и количественном составе. Ни
один другой метод не сочетает в себе такой экспрессности и информативности.
Надежность масс-спектрометрического анализа также очень высока, поскольку
масс-спектр является индивидуальной характеристикой конкретного вещества,
отражающей его структурные особенности.
24
Традиционно масс-спектрометрия используется для решения двух
основных проблем: идентификации и количественного определения веществ, а
также
изучения
превращений
ионизированных
молекул
органических
соединений в газовой фазе в ионном источнике. С появлением хромато-массспектрометрии, ионного циклотронного резонанса, систем протока после
разряда
возможности
классического
метода
значительно
увеличились.
Соединение масс-спектрометра с жидкостным хроматографом еще более
расширило круг изучаемых объектов. Новые методы ионизации, в частности
«электроспрей» и МАЛДИ, появившиеся к концу ХХ века, позволили успешно
работать со сложнейшими биоорганическими молекулами, такими как
полипептиды, белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, молекулярные
массы которых составляют миллионы дальтон. На сегодняшний день можно
проанализировать соединение практически любой сложности. В последние
годы широко ведутся исследования по анализу микроорганизмов, по
моделированию в газовой фазе химических реакций термолиза, фотолиза,
превращений, катализируемых кислотами и основаниями, по изучению
каталитических процессов.
Масс-спектрометрия в настоящее время является одним из наиболее
информативных, чувствительных и надежных аналитических методов. Массспектрометрия способна обнаруживать примеси на уровне 0,0001% и ниже, что
актуально при анализе биологического материала на содержания токсикантов.
Без
масс-спектрометрии
распространением
немыслим
наркотических
и
контроль
над
психотропных
незаконным
средств,
криминалистический и клинический анализ токсичных препаратов, анализ
взрывчатых веществ. Выяснение источника происхождения очень важно для
решения целого ряда вопросов: например, определение происхождения
взрывчатых веществ помогает найти террористов, наркотиков - бороться с их
распространением и перекрывать пути их трафика. В эпоху «химизации
сельского хозяйства» весьма важным стал вопрос о присутствии следовых
25
количеств применяемых химических средств (например, пестицидов) в
пищевых продуктах.
По-видимому, самым ярким и эффективным применением массспектрометрии в анализе смесей явилась разработка метода, объединяющего
два
мощнейших аналитических инструмента:
хроматографию
и
масс-
спектрометрию, что привело к созданию хромато-масс-спектрометрического
метода. В этом методе образец (исследуемая газовая смесь) смешивается с
газом-носителем (обычно гелий) на входе в хроматограф. Смесь проходит через
длинную капиллярную хроматографическую колонку. Скорость диффузии
компонентов смеси сильно зависит от химической природы каждого из них,
вследствие чего происходит разделение смеси. Образуемые на выходе
хроматографа
порции
разделенных
компонентов
смеси
поступают
последовательно один за другим в масс-спектрометр. Таким образом,
получается
набор
индивидуальному
масс-спектров,
компоненту
каждый
смеси.
из
которых
Использование
соответствует
вместо
газового
хроматографа жидкостного позволило изучать не только газовые, но и жидкие
смеси.
9. Газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрией
На
сегодняшний
день
(хромато-масс-спектрометрия,
газовая
хроматография/масс-спектрометрия
ГХ/МС)
является
чрезвычайно
широко
используемым методом органической масс-спектрометрии, хотя начиная с 90-х
годов
ХХ
века
многочисленные
варианты
комбинированного
метода
жидкостная хроматография/масс-спектрометрия используются все шире и во
многих областях исследований
(особенно
биомедицинских
и
химико-
токсикологических) заняли лидирующее положение. Стыковка газового
хроматографа и масс-спектрометра была абсолютно логичной, поскольку оба
метода использовались для анализа смесей органических соединений в газовой
фазе и обладали приблизительно равной чувствительностью. Единственной
проблемой для объединения двух методов в едином приборе являлось рабочее
26
давление. Газовый хроматограф работает при атмосферном давлении, а массспектрометр – в условиях глубокого вакуума. Основные принципы стыковки
были сформулированы и претворены в жизнь в 1957 году. Первоначальные
проблемы, связанные с недостаточной мощностью вакуумных систем и
набивными колонками с рабочими потоками газа-носителя 30 мл/мин,
решались
установкой
сепараторов
различного
типа.
Эти
устройства
размещались между выходным концом колонки хроматографа и ионным
источником масс-спектрометра и предназначались для обогащения пробы
анализируемым веществом за счет избирательной откачки значительно более
легкого газа-носителя (водород, гелий). Появление более мощных вакуумных
систем и капиллярных колонок с меньшими потоками (0,5-2,0 мл/мин)
значительно облегчило задачу, а замена металла или стекла, из которых
изготавливались колонки, на плавленый кварц позволила ввести конец колонки
непосредственно в ионный источник. Все это сделало метод ГХ/МС простым и
эффективным. Не стоит забывать, однако, что стыковка хроматографа и массспектрометра все-таки является компромиссом, поскольку давление в ионном
источнике оказывается несколько выше идеального, а выходное отверстие
хроматографической колонки функционирует в условиях вакуума, что
несколько ухудшает хроматографическое разрешение. Метод, прежде всего,
предназначен для анализа смесей органических соединений и заключается в их
разделении
на
колонке
хроматографа
с
последовательным
выходом
компонентов из колонки в ионный источник масс-спектрометра, где
происходит их ионизация. Часто рассматривают масс-спектрометр как детектор
газового хроматографа.
Метод ГХ/МС позволяет эффективно работать с неполярными и
слабополярными
соединениями,
обладающими
при
этом
достаточной
летучестью. Образец средней летучести (полулетучие) вводятся в инжектор
хроматографа шприцем в растворе в органическом растворителе. Для более
летучих соединений наиболее популярными системами ввода являются
«выдувание – улавливание» (purge and trap) и парофазный анализ (headspace).
27
Условное разделение органических веществ на две группы (летучие и
полулетучие) возникло в процессе разработки методов анализа органических
экотоксикантов.
К
группе
летучих
органических
соединений
отнесли
малорастворимые в воде соединения, активно переходящие в газовую фазу при
выдувании их из воды инертным газом при комнатной температуре. Такие
соединения содержат не более 8 атомов углерода в молекуле и, как правило,
имеют молекулярную массу менее 200 дальтон и температуру кипения ниже
200
°С.
К
ним
относятся
галогенсодержащие
углеводороды,
легкие
ароматические соединения ряда бензола, кетоны, эфиры и сероуглерод. Если
вводить эти соединения в прибор в органическом растворителе, они
оказываются либо полностью скрыты пиком растворителя, либо выходят на его
хвосте.
Велики
их
потери
и
при
пробоподготовке,
например
при
концентрировании упариванием растворителя.
Если поток элюата из колонки хроматографа идет непрерывно, массспектрометр работает в дискретном режиме, поскольку должен просканировать
весь намеченный диапазон масс и вернуться к начальной массе для проведения
нового сканирования. Запись спектра (сканирование) должна осуществляться с
достаточной
частотой,
чтобы
соединения
несколько
раз.
зарегистрировать
В
идеале
масс-спектр
считается,
что
каждого
каждый
хроматографический пик должен быть охарактеризован 10-15 масс-спектрами.
Это условие является очень важным, поскольку в условиях ГХ концентрация
вещества изменяется очень быстро. В зависимости от того, на восходящей или
нисходящей стороне хроматографического пика записан масс-спектр, будут
дискриминированы или низкие, или высокие массы. Безусловно, лучшим будет
спектр, зарегистрированный на вершине хроматографического пика, где
максимальна концентрация вещества и минимальны ее изменения во времени.
Желательно получить не менее 10 спектров каждого компонента смеси, а для
улучшения качества масс-спектра часто необходимо проводить усреднения и
вычитания фона. Однако в большинстве случаев оператор должен сам выбрать
номера спектров на вершине и у подножия хроматографического пика и
28
поручить компьютеру провести вычитание. Результирующий спектр очищен от
наложения фона и позволяет значительно улучшить индекс сходимости с
библиотечным
спектром.
Очень
важна
скорость сканирования
и для
количественного анализа. Недостаточное число сканирований приводит к
значительному искажению площади хроматографического пика.
Современные приборы позволяют сканировать спектр за 0,01-0,5 сек, что
удовлетворительно сочетается с шириной хроматогафического пика (как
правило,
несколько секунд).
Если
учесть,
что средний
хроматомасс-
спектрометрический анализ длится 30 минут, при скорости сканирования 0,1
сек в памяти компьютера должно остаться 18 000 спектров. Этот факт наглядно
демонстрирует невозможность получения качественных результатов без
стыковки прибора с мощным компьютером. К примеру, времяпролетные
спектрометры позволяют регистрировать до 500 полных масс-спектров в
секунду. Эта особенность привела к созданию быстрой хромато-массспектрометрии (Rapid GC-MS), позволившей сократить время анализа смесей в
5-10 раз.
Хромато-масс-спектрометрия
позволяет
также
детектировать
ультрамикрокомпоненты на фоне высоких концентраций других соединений.
Для этой цели используется мониторинг заданных ионов. Тем не менее следует
отметить, что число соединений, которые можно проанализировать методом
ГХ/МС, значительно меньше, чем при использовании масс-спектрометра с
прямым вводом. Действительно, в последнем случае можно получить массспектр соединения, обладающего хотя бы слабой летучестью в условиях
глубокого вакуума и температуре 300-400 °С, не говоря уже об альтернативных
методах ионизации. В случае же ГХ/МС необходимо, чтобы вещество прошло
через
колонку
газового
хроматографа
при
атмосферном
давлении
и
температуре 250-300 °С (в некоторых случаях до 400 °С). Это приводит к
невозможности анализа без предварительной дериватизации труднолетучих,
высокополярных, термолабильных соединений.
29
В методе реакционной хромато-масс-спектрометрии перед колонкой
хроматографа или между колонкой и масс-спектрометром устанавливается
реакционная камера, в которой можно осуществлять заданные превращения
анализируемых соединений. В таком варианте дериватизация, разделение и
анализ компонентов пробы осуществляются в режиме on-line. Реакционная
хромато-масс-спектрометрия может использоваться для улучшения разделения
компонентов смеси.
10. Высокоэффективная жидкостной хроматографии в сочетании
с масс-спектрометрией
Решить проблему анализа тяжелых, полярных и термолабильных
соединений можно при замене газового хроматографа на жидкостный. При всей
принципиальной очевидности такого решения создать эффективный метод
ЖХ/МС оказалось не столь простой задачей. Наиболее сложным моментом
была стыковка жидкостного хроматографа с масс-спектрометром. Массспектрометр обычно работает в условиях глубокого вакуума (10 –6 мм рт.ст.), а
скорость потока через стандартную колонку жидкостного хроматографа
составляет примерно 1 мл/мин. Две наиболее часто используемые в
современной ЖХ/МС жидкие фазы – метанол и вода. Испаряясь в источнике
ионов, 1 мл метанола образует 0,55 л пара, а 1 мл воды – 1,24 л пара. Учитывая,
что вакуумная система масс-спектрометра может поддерживать требуемое для
работы давление только в том случае, если приток паров в ионный источник не
превышает 10 мл/мин, понятно, что соединительный узел (интерфейс) системы
ВЭЖХ/МС должен эффективно осуществлять обогащение анализируемым
соединением примерно в 100 раз. При этом надо помнить, что проводящие
жидкости могут быть причиной возникновения электрической дуги в
магнитных секторных приборах, работающих в условиях высокой разности
потенциалов, а нелетучие неорганические соли, используемые в качестве
буфера в хроматографии, приводят к проводящим отложениям на линзах
источника ионов, вызывая расфокусировку прибора. Поскольку метод
30
ВЭЖХ/МС обычно используется для анализа полярных и малолетучих
соединений, наиболее эффективно применение обратнофазной хроматографии
с неполярной неподвижной фазой и полярным растворителем (вода, метанол,
изопропанол, ацетонитрил). Тем не менее хороших результатов можно
добиться и методом прямофазной ВЭЖХ/МС c неполярной подвижной и
полярной неподвижной фазами. Еще одним популярным вариантом для
биологических проб является жидкостная хроматография гидрофильных
взаимодействий (hydrophilic interaction liquid chromatography, HILIC), когда
стационарной фазой служит полярный недериватизованный силикагель или
силикагель
модифицированный
полярными
аминопропильными
или
цианопропильными группами, а подвижная фаза состоит из воды со
смешивающимися
мобильной
фазы
с
ней растворителями: ацетонитрил,
образует
иммобилизованный
слой
метанол.
на
Вода
поверхности
стационарной фазы, в котором и происходит разделение полярных и
заряженных
молекул
аналита.
Этот
метод
устраняет
недостатки
и
обратнофазной, и прямофазной ВЭЖХ в ее стыковке с МС, поскольку
позволяет разделять высокополярные аналиты и не использовать растворители,
которые плохо стыкуются с МС в режиме атмосферных методов ионизации. К
настоящему времени существует значительное число интерфейсов ВЭЖХ/МС.
Часть из них уже практически не используется. Самый популярный и
эффективный
метод
стыковки
жидкостного
хроматографа
с
масс-
спектрометром – электрораспылительная ионизация.
ВЭЖХ/МС системы являются основным аналитическим инструментом
при разработке новых лекарственных средств, химико-токсикологическом
анализе. ВЭЖХ/МС в отличие от ГЖ/МС требует более дорогостоящих
расходных материалов, но это компенсируется возможностью разделять смеси
малолетучих и термолабильных токсикантов. ГХ/МС отличается от ВЭЖХ/МС
более высокой разделяющей способностью и возможностью разделять сложные
смеси газообразных токсикантов.
31
Созданы переносные масс-спектрометры весом в несколько килограммов.
В результате появились предпосылки для создания в недалеком будущем
бытовых масс-спектрометров для проверки качества пищевых продуктов,
напитков, медикаментов и т.д.
11. Использование ГХ/МС и ВЭЖХ/МС для идентификации
некоторых производных гетероциклического ряда
Нами проведены исследования субстаций и таблеток таких препаратов
как абакавир, ламивудин, линезолид, зидовудин, эфавиренз, флуоксетин,
циннаризин, тофизопам (грандаксин), офлоксацин, пикамилон.
Для выполнения
исследований использовали газовый хроматограф с
масс-спектрометром Shimadzu QP2010Ultra. Хроматографическая колонка
капиллярная HP-5MS, неполярная фаза, длина 30 м, внутренний диаметр 0,25
мм, толщина пленки фазы 0,25 мкм. Газ-носитель: гелий – режим потока с
делением 10 мл/мин; линейная скорость – 40 см/сек. Температура инжектора 250°С Температура интерфейса – 280°С. Температура ионного источника 200°С (метод screen). Температурная программа работы термостата колонки: в
методе screen 60°С (2 мин), градиент 15°С/мин, 270°С (14 мин). Режим массспектрометра – сканирование в режиме по полному ионному току (SCAN);
диапазон масс m/z 35-650 а.е.м. Порог детектирования – 0. Количество
вводимой пробы – 1 мкл.
Определяемые вещества идентифицировали в автоматическом режиме по
двум аналитическим параметрам: времени удерживания и масс-спектру.
Методом газовой хроматографии с масс-селективным детектором (ионная
ловушка) из анализируемых веществ масс-спектр детектируется у абакавира,
эфавиренза, флуоксетина, циннаризина и тофизопама. Однако ламивудин,
линезолид, зидовудин, офлоксацин и пикамилон не удалось обнаружить
методом ГХ/МС, что обьясняется особенностью структуры данных соединений.
Полученные хроматограммы (рисунки 3-7) свидетельствуют о том, что
время удерживания абакавира, эфавиренза, флуоксетина, циннаризина и
32
тофизопама в используемых условиях составляет 22,32; 15,55; 13,44; 27,20 и
27,09 мин. соответственно.
Рисунок 3 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих абакавир
Рисунок 4 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих эфавиренза
33
Рисунок 5 – Хроматограмма извлечения из капсул, содержащих флуоксетин
Рисунок 6 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих тофизопам
Рисунок 7 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих циннаризин
34
На рисунках 8-12 представлены
флуоксетина,
циннаризина,
масс-спектры абакавира, эфавиренза,
тофизопама
и
циннаризина
которые
характеризуются наличием достаточно выраженных молекулярных ионов.
Также имеются ионы различной интенсивности, характеризующие структуру
веществ.
%
175
100
75
50
286
25
39
0
25.0
56
108
162
256
79
200
50.0
289
341 355
386 415
447 475
520 546
592
75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0 225.0 250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0 400.0 425.0 450.0 475.0 500.0 525.0 550.0 575.0 600.0 625.0
Рисунок 8 – Масс-спектр извлечения из таблеток, содержащих абакавир
(характеристические ионы 175, 189, 190, 286, 173)
%
246
100
75
315
180
50
25
39
63 75
0
25.0
50.0
124
139
224
270
320
381 401 416
468 480
532 550 578
75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0 225.0 250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0 400.0 425.0 450.0 475.0 500.0 525.0 550.0 575.0 600.0
Рисунок 9 – Масс-спектр извлечения из таблеток, содержащих эфавиренз
(характеристические ионы 246, 243, 180, 248, 315)
35
(x1,000)
1.25 44
1.00
0.75
0.50
104
309
91
148
0.25
164
183
232 251
0.00
50.0
75.0
100.0
125.0 150.0
175.0
200.0
225.0
277
250.0 275.0
326
325.0
300.0
354
383
411
440
469
350.0 375.0 400.0 425.0 450.0 475.0
498
500.0
528
556
585
525.0 550.0 575.0
Рисунок 10 – Масс-спектр извлечения из капсул, содержащих флуоксетин
(характеристические ионы 44, 59, 104, 309, 42)
%
326
100
75
382
50
25
44
40
0
25.0
50.0
77
156
103
171
204
254
282
310
353
417
536 553 572 600
449
480
75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0 225.0 250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0 400.0 425.0 450.0 475.0 500.0 525.0 550.0 575.0 600.0 625.0
Рисунок 11 – Масс-спектр извлечения из таблеток, содержащих тофизопам
(характеристические ионы 326, 382, 341, 327, 383)
%
201
100
75
117
50
167
25
39 56
0
25.0
50.0
91
152
251
281 291
341
368
405 429 451
503 529 553
595
75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0 225.0 250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0 400.0 425.0 450.0 475.0 500.0 525.0 550.0 575.0 600.0 625.0
Рисунок 12 – Масс-спектр извлечения из таблеток, содержащих циннаризин
(характеристические ионы 201, 117, 167, 115, 202)
36
В таблице 2 приведены масс-спектральные характеристики извлечений
абакавира,
эфавиренза,
флуоксетина,
циннаризина
и
тофизопама.
Из
полученных масс-спектров были выбраны пять ионов с m/z не менее 150,
которые имеют наибольшие отношения интенсивности – характеристические
ионы. Для повышения специфичности определения нами был использован
режим SIM. Для анализа ГХ/МС в режиме SIM из представленного перечня
характеристических ионов выбирали три иона: базовый и подтверждающие,
которые имели высокие интенсивности и не присутствовали в масс-спектрах
сопутствующих
веществ
с
одинаковым
значением
m/z.
Включение
молекулярных ионов в перечень для анализа с использованием режима SIM
обязательно.
Таблица 2 – Масс-спектральные характеристики абакавира, эфавиренза,
флуоксетина, циннаризина и тофизопама
№
1
2
3
4
5
Название
вещества
Молекулярная Время
масса, а.е.м. удерж.,
мин
Абакавир
286,3
22,32
Эфавиренз
315,7
15,55
Флуоксетин
309,3
13,44
Тофизопам
382,5
27,09
Циннаризин
368,5
27,20
Характеристические ионы,
m/z
175
246
44
326
201
189
243
59
382
117
190
180
104
341
167
286
248
309
327
115
173
315
42
383
202
Соотношение
Сигнал/шум
951
1759
2460
612
1403
Полученные данные свидетельствуют о том, что в качестве базовых
ионов для обнаружения абакавира, эфавиренза, флуоксетина, циннаризина и
тофизопама можно использовать молекулярные ионы 175 и 189; 243 и 246; 44 и
59; 117 и 201; 326 и 382 соответственно. Таким образом, различие времен
удерживания определяемых веществ и базовых ионов дает возможность
надежно
идентифицировать
«вещественных
определяемые
доказательствах»
вещества
небиологического
в
исследуемых
происхождения
при
комбинированном использовании.
Для выполнения
исследований методом ВЭЖХ-МС использовали
ультравысокоэффективный жидкостный хроматограф Toxtyper Bruker с массспектрометром (ионная ловушка). Условия хроматографирования ВЭЖХ-МС:
колонка (2,1х100 мм), заполненная обращенной фазой Acclaim RSLC 120-C18
37
Элюент А: ультрадеионирированная вода, 0,1% муравьиная кислота, 0,002М
формиат аммония, 1% ацетонитрил. Элюент В: ацетонитрил, 0,1% муравьиная
кислота, 0,002М формиат аммония, 1% ультрадеионирированная вода.
Температура термостата колонки – 40оС. В работе использовали градиентным
режим подачи подвижной фазы. Градиент режима хроматографирования
представлен в таблице 3.
Таблица 3 – Градиент режима хроматографирования
Шаг
Время, мин
Скорость потока, мл/мин
Элюент А, %
Элюент В, %
1
0.00
0.500
99.0
1.0
2
1.00
0.500
99.0
1.0
3
8.00
0.500
1.0
99.0
4
9.00
0.500
1.0
99.0
5
9.10
0.500
99.0
1.0
6
11.00
0.500
99.0
1.0
Условия
одновременной
детектирования:
регистрацией
детектирование
полных
спектров
в
режиме
целевых
MRM
веществ
с
при
отрицательной ионизации.
Параметры источника ионизации: температура осушающего газа 159 оС,
поток осушающего газа 10 л/мин, давление на небулайзере 2,0 бар, напряжение
на капилляре 4500В. Диапазон масс m/z 70-800 а.е.м. Ввод пробы 5 мкл.
На рисунках 13-22 представлены ВЭЖХ - хроматограммы извлечений
абакавира, ламивудина, линезолида, зидовудина, эфавиренза, флуоксетина,
циннаризина, тофизопама, офлоксацина, пикамилона из лекарственных форм.
Данные хроматограмм обрабатывали в программе PACER и AMDIS, и
идентифицировали по масс-спектрам библиотеками NIST.
38
Intens.
x109
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Linezolidum_14_01_1375.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Linezolidum_14_01_1375.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Рисунок 13 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих линезолид
Intens.
x108
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Picamilonum_7_01_1368.d: BPC 70.00-820.00 +All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Picamilonum_7_01_1368.d: BPC 70.00-820.00 -All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Рисунок 14 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих пикамилон
Intens.
x108
1.5
1.0
0.5
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Efavirenzum 2_13_01_1378.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.36,1,GA)
Efavirenzum 2_13_01_1378.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.36,1,GA)
Рисунок 15 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих эфавиренз
39
Intens.
x109
1.0
0.5
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Ofloxacinum_15_01_1376.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.36,1,GA)
Ofloxacinum_15_01_1376.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.36,1,GA)
Рисунок 16 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих офлоксацин
Intens.
x109
1.0
0.5
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Abacavirum_12_01_1373.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Abacavirum_12_01_1373.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Рисунок 17 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих абакавир
Intens.
x108
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Tofisopamum_11_01_1372.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA)
Tofisopamum_11_01_1372.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA)
Рисунок 18– Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих тофизопам
40
Intens.
x108
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Fluoxetinum_10_01_1371.d: BPC 70.00-800.00 +All MS
Fluoxetinum_10_01_1371.d: BPC 70.00-800.00 -All MS
Рисунок 19 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих флуоксетин
Intens.
x109
1.0
0.5
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Cinnarizinum_9_01_1370.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Cinnarizinum_9_01_1370.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Рисунок 20 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих циннаризин
Intens.
x108
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Lamivudinum_8_01_1369.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA)
Lamivudinum_8_01_1369.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA), Smoothed (0.35,1,GA)
Рисунок 21 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих ламивудин
41
Intens.
x108
1.0
0.5
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
Time [min]
Zidovudinum_6_01_1367.d: BPC 70.00-800.00 +All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Zidovudinum_6_01_1367.d: BPC 70.00-800.00 -All MS, Smoothed (0.35,1,GA)
Рисунок 22 – Хроматограмма извлечения из таблеток, содержащих зидовудин
Идентификацию
исследуемых
веществ
проводили
по
временам
удерживания и целевым ионам. В таблице 4 представлены времена
удерживания и целевые ионы абакавира, ламивудина, линезолида, зидовудина,
эфавиренза, флуоксетина, циннаризина, тофизопама, офлоксацина, пикамилона
в используемых условиях.
Таблица 4 – Времена удерживания и целевые ионы исследуемых веществ
Наименование
лекарственного
вещества
Линезолид
Ламивудин
Офлоксацин
Зидовудин
Пикамилон
Абакавир
Эфавинез
Флуоксетин
Тофизопам
Циннаризин
Молекулярная масса,
а.е.м.
Время удерживания, мин
Целевой ион, а.е.м.
267,2
229,3
361,4
267,24
208,21
286,3
315,7
309,3
382,5
368,5
4,00
1,20
3,20
3,40
2,20
2,90
6,59
4,85
5,22
5,40
267
229
361
267
208
286
316
309
383
369
42
Тестовые задания
Выберите один правильный ответ
1. МЕТОД ЭЛЕКТРОННОГО УДАРА ИМЕЕТ ДРУГОЕ НАЗВАНИЕ
1) метод электронной доставки
2) метод электронной ионизации
3) метод поверхностной ионизации
4) метод молненостного удара
2. В МЕТОДЕ ВЭЖХ/МС, МАСС-СПЕКТРОМЕТР РАСПОЛОЖЕН
1) на входе в хроматографическую колонку
2) на выходе из хроматографической колонки
3) в термостате
4) перед насосом
3. МЕТОД МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ПОЯВИЛСЯ
1) в конце XIX века
2) в начале XX века
3) в середине XX века
4) в конце XX века
4. РАЗРЕШЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ – ЭТО
1) способность измерить количество ионов
2) количественная мера, характеризующая способность анализатора разделять
ионы с соседними массами
3) способность разделить некоторые ионы
4) мера, использующая способность разделить ионы по массе
5. НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПРИБОРА
МАСС-СПЕКТРОМЕТРА ЯВЛЯЕТСЯ
1) низкое давление
2) высокое давление
3) отсутствие света
4) создание глубокого вакуума
6. ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН МАСС-СПЕКТРОМЕТРА СОСТАВЛЯЕТ
1) 1-2 порядка
2) 2-3 порядка
3) 3-4 порядка
4) 5-6 порядков
43
Выберите несколько правильных ответов
7. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГИБРИДНОГО МЕТОДА ГЖХ/МС, ПО
СРАВНЕНИЮ С МЕТОДА ГЖХ, ДОСТИГАЕТСЯ
1) повышение чувствительности
2) повышение достоверности
3) уменьшение времени анализа
4) уменьшение стоимости анализа
8. СОЧЕТАНИЯ МЕТОДА МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПОЗВОЛЯЕТ, В СРАВНЕНИИ С
МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ
1) снизить уровень шума, критерия (сигнал – шум)
2) повысить достоверность результатов
3) уменьшить стоимость анализа
4) поднять уровень сигнала, критерия (сигнал – шум)
9. ОСНОВНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ МЕТОДА МС
ЯВЛЯЮТСЯ:
1) специфичность
2) разрешение
3) чувствительность
4) динамический диапазон
10. ДЛЯ ИОНИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ В
МЕТОДЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ИСПОЛЬЗУЮТ
1) метод электронного удара
2) метод ионизации в электроспрее
3) метод ионизации лазерной десорбцией
4) метод химической ионизации при атмосферном давлении
11. ПРИБОР МАСС-СПЕКТРОМЕТР РАБОТАЕТ В ДВУХ РЕЖИМАХ
1) мониторинг характеристических ионов
2) отдаленного взаимодействия
3) скоростного приближения
4) сканирования полного или частичного
12. В ПРИБОРЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТР ИСПОЛЬЗУЮТ
1) УФ-детектор
2) ИК-анализатор
3) квадроупольный масс-анализатор
4) времяпролетный масс-анализатор
13. В ХТА МЕТОД МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ТОЛЬКО В
СОЧЕТАНИИ С МЕТОДАМИ
44
1) ТСХ
2) ВЭЖХ
3) ГЖХ
4) УФ-спектрофотометрии
14. ДОСТОИНСТВА МЕТОДА МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
1) прост в выполнении
2) доступен большинству лабораторий
3) информативен
4) высокочувствителен
15. НЕДОСТАТКИ МЕТОДА МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
1) требуется высококвалифицированные сотрудники
2) не обладает высокой чувствительностью
3) требует большой базы данных
4) высокая стоимость анализа
16. МЕТОД МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ОТНОСИТСЯ К МЕТОДАМ
1) предварительным
2) подтверждающим
3) химическим
4) физическим
17. СОЧЕТАНИЕ МЕТОДОВ ВЭЖХ/МС ИМЕЕТ ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД
СОЧЕТАНИЕМ МЕТОДОМ ГХ/МС
1) возможность определять малолетучие токсиканты
2) возможность анализировать сложные смеси токсикантов
3) возможность определять термолабильные токсиканты
4) возможность анализировать сложные газообразные смеси
18. МЕТОДЫ ВЭЖХ/МС И ГЖХ/МС ОТНОСЯТ К «ЗОЛОТОМУ
СТАНДАРТУ» ТАК КАК ОНИ ОТЛИЧАЮТСЯ
1) высокой избирательностью
2) высокой чувствительностью
3) высокой информативностью
4) высокой стоимостью
19. СОЧЕТАНИЕ МЕТОДОВ ГХ/МС ИМЕЕТ ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД
СОЧЕТАНИЕМ МЕТОДОВ ВЭЖХ/МС
1) в возможности анализировать более сложные смеси токсикантов
2) анализировать смеси токсикантов имеющие газообразное состояние
3) анализировать сложные смеси состоящие из токсикантов не выдерживающих
нагревание
4) в стоимости оборудования и расходных материалов
45
20. РАССТАВЬТЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ХТА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, ОТ МЕНЬШЕЙ К БОЛЬШЕЙ
1) МС
2) ТСХ
3) ВЭЖХ
4) хромогенные реакции
21. РАССТАВЬТЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ХТА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ СТОИМОСТИ АНАЛИЗА, ОТ МЕНЬШЕЙ К БОЛЬШЕЙ
1) ТСХ
2) ВЭЖХ
3) ГЖХ
4) МС
22. РАССТАВЬТЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ХТА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ, ОТ МЕНЬШЕЙ К БОЛЬШЕЙ
1) МС
2) ТСХ
3) ВЭЖХ
4) хромогенные реакции
23. ПРИБОР МАСС-СПЕКТРОМЕТР СОСТОИТ ИЗ: СИСТЕМЫ ВВОДА
ПРОБЫ, ИОННОГО ИСТОЧНИКА, (____________), ДЕТЕКТОРА,
СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ, ЭВМ, СИСТЕМЫ ОТКАЧКИ.
Укажите название элемента прибора
24. УКАЖИТЕ РАЗМЕРНОСТЬ ОСИ АБСЦИСС НА ГРАФИКЕ МАСССПЕКТРА (___________).
25. УКАЖИТЕ НАЗВАНИЕ ОСИ ОРДИНАТ НА ГРАФИКЕ МАСС-СПЕКТРА
(____________).
26. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ИОН ИЛИ ЕГО ФРАГМЕНТ, ПРИСУТСТВИЕ
КОТОРОГО В МАСС-СПЕКТРЕ СПОСОБСТВУЕТ ИДЕНТИФИКАЦИИ
ВЕЩЕСТВА НАЗЫВАЕТСЯ (_______________).
27. МЕТОД ВЭЖХ/МС ЯВЛЯЕТСЯ __________ МЕТОДОМ.
Дополните предложение.
46
Ответы на тестовые задания
1. – 2
2. – 2
3. – 2
4. – 2
5. – 4
6. – 4
7. – 1, 2
8. – 1, 2
9. – 2, 3, 4
10. – 2, 3, 4
11. – 1, 4
12. – 3, 4
13. – 2, 3
14. – 3, 4
15. – 1, 3, 4
16. – 2, 4
17 . – 1, 3
18. – 1, 2, 3, 4
19. – 1, 2, 4
20. – 4231
21. – 1324
22. – 4231
23. – масс-анализатора
24. – m/z отношение / массы к заряду
25. – относительная интенсивность в %
26. – характеристическим
27. – гибридным
47
Рекомендуемая литература
Основная
1. Токсикологическая химия : учебник / Т. В. Плетенева, А. В. Сыроешкин,
Т. В. Максимова ; под ред. Т. В. Плетенёвой. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2013. –
512 с.
http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970426357.html
2. Вергейчик Т. Х. Токсикологическая химия : учебник / под ред. Е. Н.
Вергейчик. – М. : МЕДпресс-информ, 2009. – 400 с.
3. Токсикологическая химия. Аналитическая токсикология : учебник / ред.
Р. У. Хабриев. – Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 752 с.
Дополнительная
1.
Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии Издание второе,
переработанное и дополненное Москва: ТЕХНОСФЕРА, 2015. – 704 с.
2.
Физическая энциклопедия / Под ред. А.М. Прохорова. М.: Большая рос.
энциклопедия, 1992. Т. 3. – 672 с.
48
Учебное издание
Илларионова Елена Анатольевна
Сыроватский Игорь Петрович
ОСНОВЫ МЕТОДА МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА
Учебное пособие
49