Metode de ionizare prin desorbție în spectrometria de masă

Metodele de ionizare prin desorbție în spectrometria de masă  reprezintă un grup de metode de ionizare în spectrometria de masă, pentru care procesele de desorbție a unui analit solid și ionizarea acestuia sunt practic inseparabile în timp.

Următoarele metode au fost dezvoltate cel mai pe deplin:

Istoria dezvoltării metodelor de ionizare prin desorbție

În ultimele două sau trei decenii, s-a acordat o atenție considerabilă creării unor metode fundamental noi pentru producerea de ioni compuși în faza gazoasă, volatilitatea limitată (sau absența sa completă) nu permite utilizarea abordărilor tradiționale. Astfel de clase includ diverse molecule cu molecule înalte, obiecte bioorganice, toate tipurile de compuși organici și organometalici termolabili. O adevărată descoperire în acest domeniu a fost apariția metodelor de ionizare, în care desorbția și ionizarea unei substanțe se realizează prin bombardarea (iradierea) acestora cu ioni, fotoni sau particule neutre.

La sfârșitul anilor 1970 Macfarlane și colab .  [1] a dezvoltat o metodă de ionizare a biomoleculelor prin produse de fisiune rapidă 252 Cf  — metoda desorbției plasmatice (PD). Apoi, pentru prima dată, a fost demonstrată posibilitatea spectrometriei de masă în determinarea maselor moleculare exacte pentru compușii nevolatili, anterior inaccesibili pentru analiză prin metode de ionizare electronică și chimică. Puțin mai târziu, Benninghoven ( ing. Benninghoven ) și colab. [2] a început să folosească ionii Ar + pentru bombardament , ceea ce a fost începutul dezvoltării metodei SIMS . La începutul anilor 1980, în lucrările lui Barber ( ing. Barber ) și colab. [3] a prezentat metoda BBA a unui gaz inert. În același timp, Surman și Vickerman [ 4 ] au prezentat ideea de a utiliza o matrice lichidă, care a devenit ulterior baza pentru analiza diferiților compuși organici complecși. Astfel, la începutul anilor 1980, s-a demonstrat că folosind metoda BBA într-o matrice lichidă, în combinație cu un analizor de masă cu un câmp magnetic sectorial, este posibil să se studieze molecule cu mase de până la 20 kDa.     

La mijlocul anilor 1980, au fost propuse diverse idei pentru utilizarea unei matrice atunci când desorbția/ionizarea unei substanțe a fost indusă de radiația laser pulsată. În 1985, Tanaka a propus o tehnică bazată pe utilizarea pulberii de cobalt fin dispersate pentru a absorbi radiația laser într-o soluție de glicerină .  [5] Datorită acestei tehnici, au fost obținuți pentru prima dată ionii moleculari cu mase mai mari de 100 kDa. În 2002, Koichi Tanaka , împreună cu John Fehn ( metoda de ionizare prin electrospray ), a primit Premiul Nobel pentru contribuția lor la dezvoltarea „metodelor de ionizare prin desorbție moale pentru analiza spectrală de masă a macromoleculelor biologice”.

Karas și  Hillenkamp [ 6 ] au propus să utilizeze ca matrice molecule  de substanțe organice de dimensiuni mici, care au proprietăți de absorbție ridicate la lungimea de undă a radiației laser. Aceasta a stat la baza metodei MALDI . Metoda MALDI a deschis posibilități mai largi de spectrometrie de masă în studiul unor biomolecule precum peptide, proteine, oligonucleotide, polizaharide etc. Gama de mase de molecule care pot fi studiate prin această metodă este practic nelimitată: există cazuri când ionii cu mase mai mari de 1000 kDa.

Până în prezent, spectrometria de masă MALDI a înlocuit în mod semnificativ toate celelalte metode de desorbție. Spectrometrele de masă MALDI moderne sunt mai disponibile comercial și se găsesc într-un număr foarte mare de laboratoare din întreaga lume. În mare parte datorită versatilității și simplității sale în efectuarea experimentelor, MALDI rămâne una dintre cele mai populare metode de spectrometrie de masă analitică pentru analiza moleculelor organice mari.

Esența desorbției „soft”

Principiul de bază al desorbției „soft” poate fi reprezentat după cum urmează. Dacă compusul AB, care se află în stare condensată, este supus încălzirii, atunci tranziția lui în faza gazoasă poate avea loc atât prin descompunerea în fragmente A și B, cât și cu evaporarea sub forma unei molecule AB întregi:

AB → A + B (proces de descompunere); AB → AB (proces de evaporare).

Constantele de viteză ale unor astfel de procese în cea mai simplă aproximare pot fi descrise prin ecuația Arrhenius și scrise în următoarea formă:

unde și  sunt factori pre-exponențiali; și  sunt energiile de activare pentru procesele de descompunere și , respectiv, de evaporare ,  este constanta gazului și este temperatura  absolută .

Figura prezintă schematic dependențele constantelor de viteză ale proceselor de evaporare și descompunere de temperatură. Condiția pentru descompunerea compușilor instabili termic în timpul evaporării va fi prevalența constantei vitezei de descompunere asupra constantei vitezei de evaporare . Datorită faptului că valoarea energiei de activare a evaporării este mai mare decât energia de activare a descompunerii , panta dreptei corespunzătoare procesului de evaporare este mai mare decât pentru procesul de descompunere în raport cu axa x . Astfel, la temperaturi scăzute (în partea dreaptă a graficului), va prevala descompunerea substanței AB, totuși, odată cu creșterea temperaturii, se poate ajunge la o condiție în care rata procesului de evaporare va prevala semnificativ asupra descompunere. (partea stângă a graficului). Cu alte cuvinte, atingerea instantanee a unei temperaturi ridicate poate face ca moleculele AB să se evapore fără a se descompune.

Surse de ionizare

Metodele de ionizare prin desorbție pot fi împărțite în două grupe în funcție de metodele de impact energetic asupra analitului (vezi tabel): desorbție indusă fie prin bombardarea cu particule de mare energie (BBA, SIMS, PD), fie prin radiație laser (desorbție/ionizare laser). (LD) și modificări pe baza acestuia - MALDI etc.).

În cazul BBA și SIMS, particulele de bombardare sunt fie atomi neutri (de exemplu, Ar, Xe), fie ioni (de exemplu, Cs +, (CsI) m Cs + ). Energia cinetică a unor astfel de particule este de câțiva keV. De exemplu, un ion Cs + accelerat la o tensiune de accelerare de 5 până la 35 kV capătă o viteză de 2,2⋅10 5 până la 8,4⋅10 5 m/s. Presupunând că timpul de interacțiune (coliziune) a unei particule ionizante cu o țintă este de 0,1 ns, puterea radiației va fi de la 0,8•10-5 la 5,6•10-5 J/s. Această valoare depinde, respectiv, de viteza și masa particulei de bombardare. Odată cu creșterea puterii, curentul ionilor formați crește, dar, în același timp, crește probabilitatea de fragmentare a moleculelor. Valoarea prag la care sunt posibile procesele de desorbție și ionizare este aproximativ egală cu ~10 -5 J/s. [7] În același timp, zona de impact este extrem de mică, iar densitatea fluxului de energie va fi mai mare de 10 6 J/cm²·s.

În metoda FBA, un fascicul de atomi rapizi (de exemplu, Ar) este format într-un dispozitiv numit „tun atomic” prin reîncărcarea ionilor (Ar+) formați anterior în dispozitivul de descărcare a gazelor. În acest caz, întreaga energie cinetică este determinată de tensiunea de accelerare aplicată ionilor formați intermediari. Fasciculul de ioni din SIMS se formează în principal datorită emisiei termice de ioni. De exemplu, un fascicul de ioni Cs + (pistol de cesiu) se obține prin descompunerea aluminosilicatului de metal alcalin la temperaturi ridicate (aproximativ 1000 °C). Unul dintre avantajele sursei SIMS față de BBA este că acest fascicul este ușor de focalizat, ceea ce face, de asemenea, posibilă studierea structurii de suprafață a materialului folosind SIMS atomic.

În desorbția plasmei, particulele ionizante se formează datorită dezintegrarii radioactive a nuclidului de 252 Cf. Caracteristica sa principală este că, împreună cu dezintegrarea α dominantă (98%), are loc și fisiunea spontană a nuclidului. Acest din urmă fenomen și-a găsit aplicația în spectrometria de masă PD. 252 Cf se descompune în două fragmente ionice de înaltă energie emise în direcții opuse la 180° una de cealaltă. Dezintegrarea este însoțită de o eliberare mare de energie, care este în mare parte convertită în energia cinetică a particulelor de fragment și se ridică la 90-130 MeV. Setul de fragmente formate este destul de larg, ele se caracterizează printr-o răspândire a energiei cinetice și sarcini ionice mari. Cel mai comun dintre ele este ionul de tehnețiu (Tc) cu o energie cinetică de 100 MeV și o sarcină de +20. Fascicul de particule de degradare trece printr-o folie metalică subțire, pe suprafața căreia se află proba analizată, provocând încălzirea rapidă cu câteva mii de Kelvin și desorbția probei.

În cele din urmă, ultima dintre metodele de desorbție discutate este desorbția cu laser . Această metodă este mai cunoscută datorită modificării sale MALDI. Sursa de ionizare este reprezentată de diverse tipuri de lasere pulsate (lasere cu gaz, cu stare solidă , lasere colorante ). Lungimile de undă folosite pentru a produce ioni se află fie în domeniul aproape UV , fie în domeniul IR . Trebuie remarcat faptul că marea majoritate a spectrometrelor de masă MALDI comerciale funcționează numai pe un laser cu azot, cu o lungime de undă de radiație de 337 nm (3,68 eV ), adică în regiunea ultravioletă apropiată și o durată a impulsului de câteva nanosecunde.

Metodă particule de bombardare Energia particulelor Densitatea fluxului de particule
Desorbția indusă de particule de masă
Spectrometrie statică de masă cu ioni secundari (SIMS) Ioni Ar + , Xe + , Cs + , O 2 + , O − , ioni metalici (Ga + , In + , Bi + etc.) 100 eV-10.000 eV, eventual până la 100 keV < 10 −8 A / cm² s
Bombardament rapid atomic (FBA) Atomi de gaze inerte (Ar, Xe etc.) 3-10 keV 10 5 A / cm² s (echivalent)
Desorbția plasmatică (PD) Produși de descompunere radioactivă de 252 Cf 90 - 130 MeV 10³ particule / cm² s
Desorbția indusă de radiații
Desorbție/ionizare cu laser UV (LDI) Radiația laser UV (fotoni) 2,9 eV (430 nm) 6,5 eV (193 nm) 3,10 5  - 10 9 W / cm² s

Mecanisme de formare a ionilor

Bombardament rapid cu atomi și spectrometrie de masă cu ioni secundari

Spectrometria de masă BBA diferă de SIMS într-o matrice lichidă doar prin aceea că particulele neutre accelerate sunt utilizate ca particule primare. Se crede că mecanismul de formare a ionilor în ambele cazuri este destul de similar. Cu rare excepții, spectrele de masă ale ambelor metode diferă puțin unele de altele.

Ionii moleculari sau cvasimoleculari observați pot fi prezenți în spectrele de masă sub următoarea formă:

1) Molecule protonate/deprotonate ([M+H] + , [M-H] + [M+H] - , [MH] - ); 2) Molecule cationice/anionice ([M+cat] + (de exemplu, [M+Na]+), [M+an] - (de exemplu, [M+Cl] - ); 3) Ioni radicali (M +• , M -• ); 4) Cluster ([cationnanionn+1] - , [M(M+H)] + ; [cationnanionn+1] - , [M(MH)] - ).

Ionii observați cel mai frecvent în spectre sunt ionii cu un număr par de electroni: ionii protonați sau deprotonați ([M+H] + , [MH] − ) și ionii cationici ([M+cat] + ). Pentru compușii poliaromatici (de exemplu, naftalină, antracen, fuleren), în care stabilizarea radicalilor este posibilă prin delocalizarea densității electronilor de-a lungul unui sistem conjugat de legături duble, sunt caracteristici ionii radicali cu un număr impar de electroni.

Ionii de analiză sunt generați din câțiva picături de microlitri de soluție aplicate pe o suprafață de 20-25 mm². Soluția conține cel puțin două componente - solventul (matricea) și substanța de testat dizolvată în ea. Lichidul trebuie să aibă o presiune de vapori scăzută (p < 10 −3 Pa). [opt]

Cele mai comune matrice din BBA și SIMS sunt glicerolul , tioglicerolul și alcoolul m-nitrobenzilic. De regulă, glicerolul și tioglicerolul sunt utilizați pentru a forma molecule protonate pozitive ale substanței de testat. Tioglicerolul are o presiune de vapori puțin mai mare decât glicerolul. Cu toate acestea, datorită acidității sale mai mari, producția de ioni protonați este mai intensă. Stratul de glicerol se evaporă cu o viteză de 50 nm/s chiar și în absența bombardamentului cu particule, astfel încât durata de viață a unei picături de glicerol (câțiva microlitri în volum) în vid este de 10-20 de minute. Odată cu evaporarea sa în regiunea apropiată de suprafață, concentrația de molecule dizolvate în matrice devine mai mare decât în ​​vrac. În același timp, atunci când proba este iradiată, stratul de suprafață este în mod constant umplut cu molecule studiate nedeteriorate. Astfel, efectul deteriorării radiațiilor asupra moleculelor unei substanțe, care este caracteristic FBA (SIMS) pe probe solide, este eliminat.

Energia cinetică a atomului sau ionului care bombardează este disipată la ciocnirea cu moleculele țintă lichide. Materialul îndepărtat de pe suprafața bombardată constă în principal din molecule și clustere, dintre care unele sunt excitate și ionizate. În regiunea din apropierea suprafeței, există o presiune locală vizibilă. Această zonă se numește „marginea” ( regiune de margine ). Procese precum ionizarea chimică (interacțiunea ion-moleculară între particulele încărcate și neutre) și stabilizarea prin coliziune a ionilor moleculari excitați sunt posibile în el.

Cel mai simplu mod de a forma ioni este desorbția directă a ionilor ( modelul precursor ). Acest lucru este posibil atunci când ionii preformați de molecule (sau grupuri de molecule) există deja la suprafață. Acest lucru este tipic pentru majoritatea sărurilor anorganice și organice, a bazelor puternice și a acizilor. Când sunt bombardate de particule, desorbția și degradarea unor astfel de molecule au loc, respectiv, în ioni pozitivi și negativi:

cation + anion − (cond.) → cation + (gaz) + anion − (gaz).

Protonarea sau cationizarea poate avea loc atât în ​​faza condensată, cât și în faza gazoasă. Atașarea unui cation de metal alcalin la o moleculă (de exemplu, [M+Na] + ) are loc cu ușurință dacă acești ioni sunt inițial prezenți în soluție sub formă de săruri. Ionii [M+H]+ se formează într-un mod similar: protonii liberi pot fi atașați la o moleculă ca rezultat al interacțiunii acid-bază în soluție în prezența unui acid puternic. În cele din urmă, formarea ionilor deja separați poate avea loc din cauza desolvației:

[M + Na + + (glicerol) n] → [M + Na + (glicerol) n-1] + , [M + Na + + glicerol] → [M + Na] + sau [M + H + + glicerol] → [M + H] + .

O altă metodă de ionizare (modelul „ionizare chimică”) este aceea că o parte semnificativă a ionilor se formează în faza gazoasă din cauza reacțiilor ion-moleculare. În etapa inițială, în timpul bombardării cu particule, ionii reactivi se formează direct la suprafața probei în zona „marginei”, care constau în principal din ioni de solvent (matrice). De exemplu, pentru o matrice de glicerol, principalul gaz reactiv este ionul său molecular protonat (GlyН + ). [9] Reacțiile care duc la formarea acestuia pot fi reprezentate după cum urmează:

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

unde Xe este atomul care bombardează, Gly este matricea de glicerol, Pi este ionul primar și o particulă încărcată negativ sub forma unui electron (e - ) sau a unui fragment C - .

Reacțiile (1) și (2) sunt urmate de protonizarea analitului:

GlyH + + An → AnH + + Gly. (3)

Pentru a înregistra un semnal intens al ionului AnH + , este necesar ca afinitatea protonului în faza gazoasă (SP) a analitului (An) să fie mai mare decât SP a glicerolului. În caz contrar, o astfel de reacție va fi endotermă și constanta de viteză a reacției ion-moleculare (3) va fi extrem de scăzută.

Dependența raportului intensităților curentului este determinată în mare măsură de diferența de SP dintre cele două substanțe. Dacă SP al compusului analizat a fost mai mare decât cel al matricei, atunci semnalul său mai intens al ionului protonat față de ionul matricei este înregistrat în spectrul de masă. Și pe măsură ce diferența dintre SP (analit) și SP (matrice) crește, raportul intensităților dintre ionii substanței de testat și matrice crește.

Când proba conține un amestec echimolar de compuși analizați într-o matrice de glicerol cu ​​diferite valori SP în spectrul de masă, se observă efectul de suprimare a semnalului ionului protonat al unei substanțe (An1) de către alta (An2), care are un SP mai mare, adică SP (An1) < SP (An2). În acest caz, capacitatea de a adăuga un proton în soluție (constanta de aciditate a compușilor analizați în glicerol) nu joacă niciun rol în distribuția ionilor în spectrul de masă. Ca urmare, în cadrul modelului luat în considerare, mecanismul de formare a ionilor protonați poate fi reprezentat ca următoarea secvență de reacții [10] :

1) transferul de protoni între matrice și analit: GlyH + + An1 → An1H + + Gly, (3a) GlyH + An2 → An2H + + Gly. (3b) 2) transferul de protoni între două substanțe analizate: [An1H] + + An2 → An1 + An2H + . (3v)

Desorbția plasmatică

Gama de energie cinetică a particulelor de bombardare pentru PD MS se află în regiunea MeV, care este cu trei ordine de mărime mai mare decât energia particulelor primare din BBA și SIMS. Aceasta implică un mecanism complet diferit pentru formarea ionilor. Dacă pentru particulele cu keV pierderea de energie are loc în principal din cauza împrăștierii particulelor de către nucleul atomului țintă (regimul de rezistență nucleară), atunci pentru particulele cu MeV pierderea de energie are loc datorită interacțiunii particulei cu electronii din țintă (electron). regimul de tragere).

Particulele rezultate din dezintegrarea radioactivă trec printr-o folie metalică (10 −3 mm grosime) pe care este depusă proba. Există o eliberare aproape instantanee de energie mare, încălzire locală până la 10.000 K. Aceasta duce la eliberarea de ioni, electroni și formează o plasmă la temperatură ridicată.

Timpul în care se desfășoară acest proces este de ordinul perioadei de oscilație a atomilor din rețea, adică ~10 -13 s. Pentru o perioadă atât de scurtă, probabilitatea ca ionii moleculari formați să aibă timp să se disocieze în fragmente este foarte scăzută. Trebuie remarcat faptul că în timpul unei astfel de ionizări se formează curenți de ioni extrem de scăzuti: doar una din zece ciocniri duce la formarea unui ion molecular. Prin urmare, pentru a înregistra ionii formați, este necesar să se acumuleze semnalul după 106-107 iradiere cu particule de degradare, care durează de la 10 la 100 de minute de analiză .

Idei despre mecanismele de formare a ionilor în cazul MALDI

Proba, care este o soluție solidă sau un amestec solid al unui analit într-o matrice, este iradiată cu un laser cu o durată a impulsului de câteva nanosecunde cu valori mari ale puterii specifice de radiație (10 6 −10 7 W/cm²) . Energia transferată, de regulă, este suficientă pentru apariția încălzirii locale: se eliberează energie semnificativă, care este convertită în energia excitației electronice și vibraționale, precum și în energia cinetică a moleculelor. Astfel, evaporarea sau sublimarea probei are loc în regiunea spotului luminos.

În prima etapă, materialul este ejectat sub formă de emisie de microparticule. Astfel de particule pot atinge dimensiuni mai mari de câteva sute de micrometri, iar rata de desorbție a acestora poate fi de 600-800 m/s. O zonă de presiune locală ridicată apare deasupra suprafeței probei, așa-numita torță ( engleză  plume  — torch, plume, sultan), care constă în principal din particule neutre. În același timp, se observă și particule încărcate, a căror fracțiune, conform diferitelor estimări, este de 10–5–10–3 din numărul total al tuturor particulelor.

În stadiul inițial al formării flăcării, densitatea acesteia este apropiată ca mărime de densitatea substanței în stare condensată. Odată cu extinderea torței (în primele nanosecunde), dezintegrarea conglomeratelor are loc până la formarea de molecule individuale sau fragmente ale acestora, precum și particule încărcate (în principal matrice). Ionizarea moleculelor, care are loc direct atunci când materialul este ejectat din starea condensată, este de obicei considerată primară . Diferența de timp de la începutul pulsului laser până la apariția ionilor de matrice este de aproximativ câțiva ns.

În torța în expansiune rezultată, apar ciocniri continue între particule, inclusiv posibile reacții ion-moleculare între particulele încărcate cu matrice și moleculele substanței analizate, care conduc la ionizarea acestora din urmă. Acest tip de ionizare este denumit secundar .

Ionizare primară 1) Fotoionizare

În cel mai simplu caz, fotoionizarea moleculelor poate fi reprezentată ca ionizare directă cu multifotoni:

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

De regulă, starea intermediară excitată electronic a unei molecule (M * ) durează aproximativ 10 −9 −10 −8 s, astfel încât unul sau mai mulți fotoni pot fi absorbiți până la formarea unui cation radical de matrice și a unui electron liber. Cu toate acestea, la intensitățile de radiație caracteristice MALDI (10 6 −10 7 W/cm²), este posibilă doar ionizarea directă în una sau două etape. Astfel, pentru ionizarea unei singure molecule, este necesar ca cel puțin energia a doi fotoni laser (7,36 eV pentru un laser cu azot) să fie mai mare decât energia de ionizare a moleculei.

Trebuie remarcat faptul că energia a doi fotoni este insuficientă pentru ionizarea în faza gazoasă a multor molecule de matrice. În acest caz, se presupune că iradierea conduce inițial la formarea unui grup de matrice excitat (M * M * ), a cărui dezintegrare poate avea loc conform următoarelor mecanisme:

a) dezintegrarea clusterului cu formarea unui radical și a unui cation radical: MM + 2hν → M * M * → M • + M +. + e -  ; b) în funcție de reacția de disproporționare: MM + 2hν → M * M * → [MH] − + MH + , MM + 2hν → M * M * → M +• + M -• . 2) Separarea sarcinii

În timpul ablației cu laser , clusterele sunt formate cu un anumit set de stări de sarcină distribuite local, care reflectă apoi compoziția și tipul ionilor formați în timpul dezintegrarii clusterului. Formarea ionilor are loc ca urmare a desolvatării matricei și (sau) a solventului rezidual.

Pentru peptidele și proteinele care sunt analizate folosind matrici acide (de exemplu, acid 2,5-dihidroxibenzoic), formarea ionilor poate fi reprezentată după cum urmează:

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

unde analitul este o moleculă de proteină/peptidă, ma este o matrice, A este un anion al unei molecule de matrice. Pentru oligonucleotide, se recomandă utilizarea 2,4,6-trihidroxiacetofenona ca șablon. În acest caz, matricea joacă rolul unei baze (B) și, în timpul ionizării, se formează ionii predominant negativi:

{[Analitul-nH] n- + (n-1)BH+ + x ma} → [Analitul-H] − + (n-1)B + x ma. Ionizare secundară Transfer de protoni

Ionizarea multor compuși organici polari se datorează cel mai adesea transferului unui proton din forma protonată a ionului matricei (MH + ) la molecula analitului (A). Ionii MH + se pot forma atât ca urmare a ionizării primare (vezi mai sus) cât și secundare.

1) Reacția matrice-matrice

Procesul de formare a ionilor de matrice în faza gazoasă MH + poate fi considerat ca una dintre etapele intermediare de protonare a moleculei de analit. Dacă ionii primari sunt cationi radicali, atunci protonarea matricei poate avea loc după cum urmează:

M +• + M → MH + + [MH] • .

Radicalul rezultat [MH] • poate adăuga ulterior un electron liber, ceea ce duce la formarea unui ion negativ [MH] − :

[MH] • + e − → [MH] − .

De asemenea, ionii deprotonați pot fi formați în timpul captării electronilor disociativi:

M + e − → [MH] − + H • . 2) Reacția „matrice-analit”.

În urma interacțiunii „matrice-matrice”, formarea ionilor protonați ai analitului este posibilă prin următorul mecanism:

MH + + A → M + AH + .

Acest mecanism stă la baza formării ionilor protonați ai proteinelor și peptidelor. De regulă, afinitatea pentru protoni a acestor substanțe este mai mare (> 900 kJ/mol) decât cea a multor compuși matrici cunoscuți (850–900 kJ/mol).

O altă modalitate posibilă de ionizare secundară a analitului este interacțiunea ionului matricei deprotonate cu molecula analitului:

[MH] − + A → M + [AH] − . Transfer de cationi metalici (cationizare)

Pentru o serie de compuși (polimeri sintetici, polizaharide), cationizarea este una dintre principalele căi de ionizare secundară. Se presupune că ionii cationici se formează ca urmare a transferului unui cation metalic de la ionul matricei (MMet + ) la analit (A):

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

De regulă, agenți de cationizare, cum ar fi trifluoracetat de argint, bicarbonat de sodiu etc., sunt utilizați ca aditiv la matrice (de exemplu, ditranol) în cursul preparării probei în analiza unor astfel de compuși.

Transferul de electroni

Moleculele cu energii scăzute de ionizare se caracterizează prin formarea de cationi radicali cu un număr impar de electroni. Formarea ionilor A +• poate avea loc ca urmare a interacțiunii cationilor radicalilor matricei și a moleculelor neutre ale analitului prin transfer de electroni:

M +• + A → M + A +• .

Note

  1. ↑ R.D. Macfarlane, D.F. Torgerson. Spectroscopie de masă cu desorbție a plasmei de californiu-252 // Știință. - 1976. - Nr. 191 . - S. 920 .
  2. ↑ A. Benninghoven, W. K. Slchtermann. Detectarea, identificarea și investigarea structurală a compușilor importanți din punct de vedere biologic prin spectrometrie de masă cu ioni secundari. - 1978. - T. 50 . - S. 1180 .
  3. ↑ M. Barber, RD Bordori, GJ Eliott, AN Sedgwick, AN Tyler. Spectrometrie de masă cu bombardament atomic rapid // Anal. Chim.. - 1982. - T. 54 . — S. 645A .
  4. ↑ DJ Surman, JC Vickerman. Spectrometrie de masă cu patru poli cu bombardament atomic rapid // J. Chem. Soc., Chim. Com.. - 1981. - Nr. 7 . - S. 324 .
  5. ↑ K. Tanaka, H. Waki, Y. Ido, S. Akita, Y. Yoshida, T. Yoshida. Analize de proteine ​​și polimeri până la m/z 100.000 prin ionizare cu laser Spectrometrie de masă în timp de zbor // Rapid Commun. Mass Spectrom.. - 1988. - Vol. 2 . - S. 151 .
  6. ↑ M. Karas, D. Bachmann, F. Hillenkamp. Influența lungimii de undă în spectrometria de masă a desorbției cu laser ultraviolet cu radiație mare a moleculelor organice // Anal. Chim.. - 1985. - Nr. 57 . - S. 2935 .
  7. ↑ K. Tanaka. Originea ionizării macromoleculelor prin iradiere cu laser (prelegere Nobel) // Angew. Chim., Int. Ed.. - 2003. - Nr. 42 . - S. 3860 .
  8. ↑ Pulverizare sub acţiunea bombardamentului cu particule : Sat. articole / Ed. R. Berisha, K. Wittmaka. - M . : Mir, 1988. - S. 369.
  9. ↑ J. Sunner, R. Kulatunga, P. Kebarle. Spectrometria de masă cu bombardament atomic rapid și elementele de bază ale fază gazoasă // Anal. Chim.. - 1988. - Nr. 58 . - S. 1312 .
  10. ↑ J. Sunner, A. Morales, P. Kebarle. Dominanța elementelor de bază ale fazei gazoase față de elementele de bază ale soluției în competiția pentru protoni în spectrometria de masă cu bombardament atomic rapid // Anal. Chim.. - 1987. - Nr. 59 . - S. 1378 .
  11. ↑ R. Knochenmuss. Un model cantitativ de desorbție/ionizare cu laser asistată de matrice ultravioletă // J. Mass Spectrom.. - 2002. - Nr. 37 . - S. 867 .

Link -uri