Способ масс-спектрометрического анализа химических соединений Советский патент 1986 года по МПК H01J49/26 

f Изобретение относится к исследова нию химических соединений, в том числе к установлению аминокислотной и нуклеитидной поЬледовательности пептидов и олигонуклеотидов, определению молекулярно-массового оа.спределения, идентификации компонент смесей природного и исскуственного происхождения, контролю процессов органического и микробиологического синтеза, контролю чистоты медицинских препаратов в фармакологии, допингконтролю и анализу биологических жидкостей в медицине при массспектрометрическом детектировании молекул и их фрагментов, Методы надежной инденфикации органических и биоорганических веществ обязательно включают в себя массспектрометрические методы, причем для исчерпывающей идентификации необходимо, чтобы масс-спектр вещества содержал как пики, позволяющие определить молекулярный вес молекулы (молекулярный ион М, протонированный молекулярный ион , катиони ванный молекулярный ион MKat или кластерные ионы MHSn, где S - молекула растворителя, , 1, 2 и т.д. так и характеристичные фрагментные ионы. Наиболее сложным, и в то же время наиболее важным объектом индентификации являются нелетучие термонестабильные тяжелые органические молекулы, как правило, биоорганичес кого происхождения. Для установления структуры и иде тификации молекул используется способ двойной масс-спектрометрии (MSMS), в котором используют промежуточную камеру активационных соу-даре ний с по.следзтощим разделением по ма массе и детектировании, либо способ масс-спект1)ометрического анализа,в котором производят ионизацию из твердой фазь без предварительного испарения и т.д. Все эти методы позволяют получит масс-спектры нелетучих органических .молекул, содержавшие наряду с оскопочньпчи, молекулярные и квазимолеку лярные ионы. Недостатками всех пере численных методов-аналогов являются сложность обязательной стадии подготовки образца, низкая чувствитель ность используемой аппаратуры, исключительная трудоемкость расшифров ки масс-спектров, невозможность упГ4равлять осколочным спектром исследуемой молекулы и невозможность анализа смесей веществ. Наиболее близким к предлагаемому является способ масс-спектрометрического анализа химических соединений, заключающийся в распылении растворов, содержащих нелетучие биоорганические вещества, при атмосферном давлении с образованием аэрозоля, ввода аэрозоля в масс-спектрометр в сверхзвуковом потоке нейтрального газа при ускорении электрическим полем5 разделения по массе и детектировании. Этим способом масс-спектрометрическому исследованию и детектированию могут быть подвержены нелетучие биоорганические вещества, находящиеся непосредственно в растворах, и получены серии кластерных ионов, позволяющие точно установить молекулярньй вес исследуемого вещества. Недостатки данного способа - невозможность получения масс-спектра молекулы, необходимого для установления ее структуры, а также низкая чувствительность метода, приводящая к необходимости использования больших количеств раствора аналиэнруе мых веществ . мл и более) . Цель изобретения - повышение точности идентификации, расширение аналитических возможностей и увеличение чувствительности. Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу масс-спектрометрического анализа химических соединений, заключающемуся в распьшении растворов при -атмосферном давлении и получении аэрозоля, вводе его в сверхзвуковом потоке нейтрального газа в масс-спектрометр при ускорении электростатическим полем, разделении по массе и детектировании, аэрозоль получают мелкодисперсным электрогидродинамическим распылением на оптической оси массспектрометра, напряженность электростатического поля Е устанавливают в пределах В/см, давление Р в пределах Па, при этом напряженность электростатического поля связана с давлением в области ускорения соотнощением iieР, В/см, ЖГ где Е напряженность электростати . ли ческого поля Е -рди - разность потенциалов ласти ускорения, В L - длина области, см; газодинамическое сечение, постоянная Больцмана, эВ/град; температура газа, град; энергия фрагментации i-уро ня , эВ; заряд электрона, Кп;. давление в области ускорения. Па. Изменение напряженности электро статического поля как за счет изме нения Ди, так и за счет изменения L, позволяет направленно изменять состав ионрв в регистрируемом масс спектре: от серий кластерных ионов coдepжaпц x исследуемое вещество и позволяющих точно установить молек лярный вес вещества, до спектров, содержащих исключительно квазимоле кулярный ион, и далее к спектрам, содержащим пики характеристичных фрагментов, позволяющим установить строение молекулы, при этом возмож но получить спектры, отражающие ра личный уровень фрагментации молеку лы, определяемый величиной энергии исследовать механизм реакций фрагментации квазимолекулярного иона. Увеличение чувствительности по сравнению с прототипом достигается формированием потока кластеров на оси масс-спектрометра и больщой ра ностью потенциалов электростатичес кого поля, приводящей к улучшению фокусировки и отбора ионов, это в целом позволяет снизить количество раствора, необходимое для анализа 144 мкл, т.е. по крайней мере, в раз. На фиг. 1 приведен масс-спектр аргинина-аминокислоты с молекулярным весом 174, являющейся характерным представителем вышеописанных соединений; на фиг, 2 - масс-спектры аминокислот. По оси электрического поля отложена разность потенциалов ли, определяющая напряженность электрического поля Е (фиг. 1), При увеличении разности потенциалов спектр кластерных ионов, состоящих из молекул растворителя и молекул аргинина, плавно переходит в спектр заряженных фрагментов, причем вклад низкомолекулярных фрагментов увеличивается. Таким образом при постоянном вводе пробы и без какого бы то ни было усложнения аппаратуры можно получить серии ионт ных кластеров, необходимые для установления молекулярной массы, а спектры фрагментных ионов, позволяющие установить структуру молекулы, и одновременно непосредственно исследовать механизм реакций фрагментации квазимолекулярных ионов, В режиме ли, соответствующем присутствию в спектре исключительно квазимолекулярного иона, могут быть получены прос- тые и просто интерпретируемые спект ы смесей нелетучих термонестабильых веществ, эта возможность метода емонстируется на фиг. 2 на примере меси 19 аминокислот. Таким образом родемонстированы возможности метода области контроля чистоты препараов и анализа биологических жидкосей в медицине. Предлагаемый способ позволяет поучить масс-спектр фрагментов молеул, а также обладает чувствительостью и точностью. f/Hf- ff-C-OH f /j Jff «f fff S ff 5 ui.i W

СПОСОБ MACС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, заключающийся в распылении растворов при атмосферном давлении и получении аэрозоля, вводе его в сверхзвуковом потоке нейтрального газа в масс-спектрометр при ускорении электростатическим полем, разделении по массе и детектировании, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности идентификации, расширения аналитических возможностей и увеличения чувствительности, аэрозоль получают мелкодисперсным электрогидродинамическим распылением на оптической оси массспектрометра, напряженность электростатического ПОЛЯ Е устанавливают в пределах В/см, а давление Р - в пределах 10 -10Па, при этом напряженность электростатического ПОЛЯ связана с давлением в области ускорения соотношением „ Р, В/см Е ekT где Е - напряженность электростатиi ческого ПОЛЯ , В/см ли - разность потенциалов в об(Л ласти ускорения. В; L - длина области, см; б- газодинамическое сечение,см ; k постоянная Больцмана, эВ/град; Т температура газа, град; В; энергия фрагментации i-ro to | уровня, эВ; заряд электрона, Кл; е о Р - давл1ение в области ускоре00 ния , Па.