+  e -  e -  +4000 V  0 V  +

16 
Формирование ионов при ионизации электронным 
ударом подчиняется следующему закону: 
M + nH
+
 

 MnH
n+ 
Рассмотрим пептид с ММ 10000 Да 
В результате ионизации могут образоваться ионы:
При
z = 1
m/z = (10000+1)/1 = 
10001
 
 
При 
z = 2
m/z = (10000+2)/2 =
5002
 
 
При
z = 3 
m/z = (10000+3)/3 =
3334.3
 
 
При
z = 4 
m/z = (10000+4)/4 =
2501
 
 
При
z = 5 
m/z = (10000+5)/5 =
2001 

Масс-спектр метанола
(CH
3
OH) 
CH
3
OH + e
-
 

 CH
3
OH
+

 + 2e
-
32 а.е. 
CH
3
OH 
+



 CH

2
OH
+
 + H


31 а.е.

 
 CH
3
OH 
+


 

 CH
3
+
 + НO

15 а.е. 
CH
2
OH 
+
 

H
2
 + CHO
+
29 а.е. 
32 
29 
17 

! 
Масс-спектрометр регистрирует лишь положительные 
ионы, отрицательные ионы, нейтральные радикалы и 
молекулы не регистрируются
 !
Достоинства метода 

Метод ионизации электронным ударом дает богатые 
фрагментами масс-спектры, которые однозначно 
характеризуют структуру молекулы, что удобно для 
идентификации веществ 

Масс-спектрометрия электронного удара - 
высокочувствительный метод анализа, позволяет 
анализировать пикомольные количества вещества

Существуют "библиотеки" масс-спектров, содержащие 
спектры более 70000 органических соединений, по 
которым можно проводить их идентификацию с 
применением ЭВМ 
18 

Недостатки 
метода:

Молекулярные ионы образуются лишь 
у 20% 
органических соединений 

Метод применим только для определения 
легколетучих термически стабильных соединений;

Ионы с большими значениями m/z
, дающие 
информацию о молекулярной массе и наличии 
функциональных групп обеспечивают небольшой 
вклад в значения полного ионного тока 

Отрицательно заряженные ионы, имеющие 
большое значение в структурном анализе, 
образуются в очень небольшом количестве и 
ограниченным числом органических соединений 
19 

Химическая ионизация 
 
более мягкий способ ионизации
Пары пробы смешивают с большим избытком газа-реагента 
(метан, изобутан, аммиак или 
NO
), газ-реагент ионизируют
действием электронного удара 
20 
Ионизация молекул газа происходит за счет электронной 
ионизации с дальнейшим химическим превращением газа-
ионизатора. Сталкиваясь с молекулами образца, 
ионизированные молекулы газа передают свой заряд в виде 
протона исследуемой молекуле: 
(1922-2004) 
За успехи в использовании и 
развитии масс-спектрометрии 
награжден Международной 
медалью Дж. Дж. Томсона за 
2003 год. 


Определяемые молекулы АВ ионизируются непосредственно 
ионами реагентного газа за счет ряда реакций, например: 
CH
5
+
+ 
АВ
→
А
H
2
+ 
+
CH
4

Далее протонированная молекула образца выталкивается 
электрическим полем в сторону масс-анализатора 

Достоинства:
1. Мягкий метод ионизации, молекуле образца передается 
около 5 эВ избыточной энергии, что препятствует процессам 
фрагментации и позволяет подвергать анализу нестойкие 
молекулы 
2. Интенсивный пик молекулярного иона, что позволяет 
определить молекулярную массу

Недостатки: 
1. Отсутствие фрагментации, очень простые масс-спектры
, 
что 
не позволяет судить о структуре вещества и сравнить спектр с 
базами масс-спектральных данных 
2. Возможно провести анализ только тех соединений, которые 
можно перенести в газовую фазу (испарить) 
21 

Электроспрей (электрораспыление) 

Вещество на ионизацию поступает 
в полярном растворителе 
(вода, метанол, ацетонитрил и др.), содержащем ионы водорода и 
катионы щелочных металлов (натрий, калий), через 
металлический капилляр (распылитель), к которому приложено 
высокое напряжение 

Продвигаясь в электрическом поле капля раствора испаряется 
под действием нагретого потока инертного газа (азот) и 
распадается на ряд
мелких положительно
заряженных капель,
которые попадают
в масс-анализатор 
22 


Достоинства:

Метод позволяет работать с веществами, которые 
нельзя перевести в газовую фазу 

Удобен для сочетания масс-спектрометра с 
жидкостным хроматографом 

Возможность анализа крупных молекул (до нескольких 
млн Да) 

Мягкое 
(низкоэнергетическое) 
ионизационное 
воздействие 

Недостатки:


Вещество должно быть растворимо в полярных 

растворителях 

Масс-спектр 
малоинформативен, 
как 
правило, 
присутствуют лишь пики комплексов молекулярного 
иона с катионом (
H
+
, Na
+
, K
+
), многозарядных ионов 
таких комплексов 
23 

Лазерная десорбция (
MALDI
) 
24 

Матричная лазерная десорбция 
– метод, при котором исследуемое 
вещество помещают в «матрицу» - перемешивают с веществом, 
имеющим меньший молекулярный вес и обладающим высокой 
способностью поглощать лазерное излучение (например, коричная 
кислота, 3-гидроксипиколиновая кислота, 6,7-гидроксикумарин и 
т.д.).
 
Перемешивание 
происходит 
при 
помощи 
растворения 
вещества-
образца и вещества матрицы 
в одном растворителе и 
последующем 
испарении 
растворителя на специальной 
подложке.

Далее 
смесь 
на 
подложке помещают 
в прибор и облучают 
короткими 
лазерными 
импульсами 
Вещество 
матрицы 
испаряется 
и 
захватывает с собой 
молекулы 
исследуемого 
вещества, 
которые 
частично 
ионизируются 
и 
увлекаются 
электрическим 
полем 
в 
масс-
анализатор 
25 

26 
Матрица 
Применение 
α-циано-4-гидроксикоричная кислота (CCA) 
пептиды 
3,5-Диметокси-4-гидроксикоричная кислота
(sinapinic acid) 
белки 
2,5 Дигидроксибензойная кислота (DHB) 
пептиды, белки, 
полимеры, 
сахара 
3-гидроксипиколиновая кислота (HPA) 
олигонуклеотиды 
дитранол (антралин) 
полимеры 

Достоинства: 

1. Возможность анализа крупных молекул (массой 
до 100 000 дальтон и выше) 

2. Мягкая ионизация образца 

3. Возможность анализа загрязненных примесями 
образцов 
Недостатки: 

1. 
Малоинформативный 
масс-спектр 
– 
присутствуют лишь пики молекулярного иона и 
его «мультимеров» - частиц, состоящих из 
нескольких молекул образца с зарядом +1 

2. Долгая пробоподготовка и необходимость 
подбора условий под образец - подбирать вещество 
для матрицы 
27 

Полевая ионизация 

В этом методе ионизация происходит под действием 
электрического поля высокой напряженности (до 10
8 
В/см) 

Ионизация происходит на 
эмиттере
– вольфрамовой 
проволоке, покрытой пиролитическим углеродом. 
Частицы углерода образуют на поверхности проволоки 
микроскопические острия, они увеличивают локальную 
напряженность поля и способствуют ионизации 

Метод относится к мягким способам ионизации 

Количество образующихся фрагментов невелико, спектр 
достаточно простой и содержит молекулярный пик 

Рассмотренные способы ионизации требуют 
предварительного испарения пробы (
~500 °С
) и 
применимы для изучения молекул с молекулярными 
массами менее 1000 Да 
28 

Бомбардировка быстрыми атомами 

При 
бомбардировке быстрыми атомами 
пробу 
помещают в ионизатор непосредственно или 
предварительно, растворяют в подходящей 
нелетучей матрице (обычно, в глицерине) 

Затем пробу облучают потоком нейтральных 
высокоэнергетических (около 8кэВ) атомов, 
например, Аг или Хе 

Бомбардировка пробы приводит к образованию 
+
и 
–
ионов, которые в результате десорбции 
отрываются от поверхности 

Выход ионов анализируемого образца тем больше, 
чем больше масса ускоренных атомов 
29 

Масс-анализаторы 

Масс –анализатор 
– устройство для разделения 
ионов в соответствии с отношением 
m/z 

Существует более 10 типов динамических масс-
анализаторов

Основные типы 
масс-анализаторов

магнитные

квадрупольные 

времяпролетные

«ионная ловушка»
30 

жүктеу 3,44 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: