51
8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 1/51 PHỔ KHỐI LƯỢNG (MS)  WWW.DAYKEMQUYNHON.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 1/51

PHỔ KHỐI LƯỢNG (MS) 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 2: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 2/51

NGUYÊN TẮC PHƯƠNG PHÁP MS 

  Đo khối lượng, không phải đo năng lượng 

 Phân tử được bắn phá bằng nguồn năng lượng lớn tạo thànhion phân tử hay mảnh ion 

 Tỉ lệ khối lượng/điện tích (m/z) của tất cả các ion được ghinhận bằng cách thay đổi từ trường 

  Độ giàu tương đối của mỗi ion tương ứng với mỗi m/z đượcthể hiện trong phổ MS 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 3: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 3/51

PHỔ KHỐI LƯỢNG 

 Khối lượng của ion phân tử cho biết khối lượng phân tử củahợp chất

 Khối lượng của các phân mảnh ion cho biết thông tin về cấu

trúc của hợp chất 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 4: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 4/51

Máy khối phổ có 3 bộ phận chính: 

1. Buồng ion hóa: để hóa hơi và ion hóa các phân tử thành dòngcác hạt tích điện 

2. Từ trường: làm chệch hướng dòng ion và tách chúng theo giátrị m/z 

3. Detector: phát hiện và đếm các ion đã tách, tín hiệu điện thuđược tỉ lệ với lượng ion ghi nhận 

PHỔ KHỐI LƯỢNG WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 5: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 5/51

MÁY KHỐI PHỔ 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 6: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 6/51

MÁY KHỐI PHỔ WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 7: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 7/51

CÁC PHƯƠNG PHÁP ION HÓA MẪU 

Mẫu có thể được ion hóa bằng các phương pháp: 

 Electron impact (EI)

 Chemical ionization (CI)

 Atmospheric pressure ionization (API)

 Atmospheric pressure chemical ionization (APCI)

 Electrospray ionization (ESI)

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

A Q O CO

Page 8: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 8/51

KHỐI PHỔ BYELECTRON IMPACT (EI)

Unknown molecule

with a lone pair of

electron

Electron bombardement(  70 eV)

Deep vacuum

(10-4 N/m2)Molecular ion,

radical cation

Fragmentation

Charged,detectable Uncharged,Non detectable

Charged,detectable

Limitations:

 Fast fragmentation of unstable molecules risk of loss of molecular peak

 Molecular ions (radical cations) are unstable

 decompose before reaching the detector (during 20 s)

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 9: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 9/51

MASS SPECTROMETRY BY

ELECTRON IMPACT (EI) – EXAMPLE

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 10: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 10/51

MASS SPECTROMETRY BY

CHEMICAL IONIZATION (CI)

CnH2n+2 [CnH2n+1]  H2

Formation of [M+H] or [M-H] , more stable than radical

cations

Reagent gas

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 11: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 11/51

MASS SPECTROMETRY BY

CHEMICAL IONIZATION (CI) – EXAMPLE

Mass spectrum of proline (i) by electron impact (ii) by chemical ionization

(i) EI

(ii) CI

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 12: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 12/51

MASS SPECTROMETRY BY

CHEMICAL IONIZATION (CI)

 Useful technique when no molecular ion is observed by EI

 Confirmation of the presence of molecular ion when the signal

by EI is too weak

 Common reagent gases are methane, ammonia and isobutane

 There are 2 modes of chemical ionization 

 Positive ion chemical ionization (PICI)

 Negative ion chemical ionization (NICI)

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 13: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 13/51

POSITIVE ION CHEMICAL IONIZATION (PICI)

[GH] + M [MH] + GMethane:

Relevant molecular peaks observed are MH+, [M+CH5]+ and

[M+C2H5]+, mainly MH+ 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 14: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 14/51

POSITIVE ION CHEMICAL IONIZATION (PICI)

Ammonia:

Relevant molecular peaks observed are MH+, [M+NH4]+ 

Isobutane:

Relevant molecular peaks observed are MH+ 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 15: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 15/51

POSITIVE ION CHEMICAL IONIZATION (PICI) – 

CHOICE OF REAGENT GAS

[GH] + M [MH] + G

 These proton transfer reactions are true protonation reactions

by Bronsted acid in the gas phase

 Factors determine the choice of the gas to be used

 Proton affinity (PA): PAM > PAG

 Energy transfer, e.g. NH4

+

 has low energy transfer than CH5+

  Reactivity of reagent gas toward the sample 

 Choice of reagent gas affect the extend of fragmentation of the

quasi-molecular ion

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 16: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 16/51

POSITIVE ION CHEMICAL IONIZATION (PICI) – 

EXAMPLES

Comparison of (a) 70 eV EI spectrum and (b) methane reagent gas CI spectrum of theamino acid methionine

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWWDAYKEMQUYNHON COM

Page 17: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 17/51

POSITIVE ION CHEMICAL IONIZATION (PICI) – 

EXAMPLES

Isobutane CI mass spectrum of gastric content in an overdose case

Milne et al. Anal. Chem. 1970, 42 , 1815 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM

Page 18: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 18/51

NEGATIVE ION CHEMICAL IONIZATION (NICI)

 Electrons are thermalized in a high pressure source by a

reagent gas, e.g. methane

 Compounds with electrophilic moieties (halogen, nitro group)

capture the thermal electrons producing abundant negative ions,

typically the molecular anion

M + e M 0-2 eV

M + e [M-A] + A 

0-15 eV

 NICI is highly selective & sensitive (like ECD)

 Molecular ions observed are usually M  or [MH] 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 19: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 19/51

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM

Page 20: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 20/51

ADVANTAGES OF CHEMICAL IONIZATION

Positive ion chemical ionization:

 Molecular weight can be obtained and confirmed

 Increased sensitivity & selectivity for many compounds

 Selectivity can be affected by choosing appropriate reagent gas

 CI spectra are complemetary to EI spectra

Negative ion chemical ionization:

 Highly sensitive & selective ionization technique (NICI > PICI >

EI), ideal for analysis of analytes in complex matrices

 Molecular weight can be obtained and comfirmed

 Also complementary to PICI & EI spectra

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 21: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 21/51

ATMOSPHERIC PRESSURE IONIZATION (API)

 Mostly used in HPLC/MS

 There are two API techniques

 Atmospheric pressure chemical ionization (APCI)

 Electrospray ionization (ESI)

MS/MS API-365

Q

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 22: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 22/51

ATMOSPHERIC PRESSURE CHEMICAL

IONIZATION (APCI)

Mechanism for positive ion formation:

 Primary ion formation

 Secondary ion formation

 Analyte ion formation

H3O + M [M+H] + H2O

Q

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 23: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 23/51

APCI PROCESS IN THE POSITIVE ION

POLARITY MODE

Q

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 24: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 24/51

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 25: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 25/51

CHOICE OF APCI OR ESI

 Both APCI & ESI can be used for analysis of medium to quite

high polar compounds and may give different sensitivity

 APCI ESI

 Analyte has low molecular mass Analyte has high molecular mass

(commonly biological molecules)

 Analyte has medium polarity Analyte has high polarity

 Analyte has low thermal stability

Softer ionization technique (less

fragmentation)

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 26: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 26/51

CHOICE OF APCI OR ESI

POLAR

NON-POLAR

BASIC  ACIDIC

ESI ()ESI (+)

 APCI (+)  APCI ()

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 27: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 27/51

ESI/APCI COMPARISON – HYDROCORTISONE

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 28: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 28/51

NATURAL ABUNDANCE OF STABLE ISOTOPES

Element Majorisotope

 Abundance M + 1isotope

 Abundance M + 2isotope

 Abundance

Hydrogen 1H 99,985 2H 0,015

Carbon 12C 98,89 13C 1,11

Nitrogen 14N 99,64 15N 0,36

Phosphorus 31P 100,00

Oxygen 16O 99,76 17O 0,04 18O 0,20

Sulfur 32S 95.02 33S 0,75 34S 4,4

Chlorine 35Cl 75,77 37Cl 24,23

Bromine 79Br 50.69 81Br 49.31

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 29: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 29/51

INTENSITY IN THE MASS SPECTRUM FOR

EACH ISOTOPE

Element Major

isotope

Intensity M + 1

isotope

Intensity M + 2

isotope

Intensity

Hydrogen 1H 100 2H 0,015

Carbon 12C 100 13C 1,1

Nitrogen 14N 100 15N 0,4

Phosphorus 31P 100

Oxygen 16O 100 17O 0,04 18O 0,2

Sulfur 32S 100 33S 0,8 34S 4,21

Chlorine 35Cl 100 37Cl 32,0

Bromine 79Br 100 81Br 97.3

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 30: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 30/51

THE MASS SPECTRUM FOR CARBON

Molecule containing 1 cacbon atom:

12C: 100%13C: 1,1%

100

0

Relative

abundance

m/z

12

50

The peak of 13C isotope is too small to observed

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 31: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 31/51

THE MASS SPECTRUM FOR CARBON

Molecule containing 10 cacbon atoms:

Molecule

containing

Only 12C

atoms

9 12C atoms and

1 13C atom

8 12C atoms and

2 13C atom

Probability of

occurrence

(0.9889)10 

= 0.8944 

(0.9889)9(0.0111)*10

= 0.1004

(0.9889)8(0.0111)2*45

= 0.005071

Intensity 100 11,2 0.6 (not observed)

100

0

Relative

abundance

m/z

120

50

121

The peak of 13C isotope is

about 1/10 the peak of 12C

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 32: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 32/51

THE MASS SPECTRUM FOR CARBON

Molecule containing 100 cacbon atoms:

Moleculecontaining Only12

Catoms 9912

C atoms and1 13C atom 9812

C atoms and2 13C atom

Probability of

occurrence

(0.9889)100 

= 0.3275 

(0.9889)99(0.0111)*100

= 0.3676

(0.9889)98(0.0111)2

*4950 = 0.2043

Intensity 89.1 100 55.6

100

0

Relative

abundance

m/z

121

50

120

122

Intensity of isotope increases with

the number of carbon atom in the moleculeWWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 33: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 33/51

MOLECULES CONTAINING C, H, N, O, F, P, I

CaHbNcOdFePf Ig

Relative intensity of (M + 1) ion:

IM + 1

IM= 

Ex: C6H

5NO

2

 1.11*6 + 0.36*1 

 7 %

% IM + 1  100%   1,11a + 0.36c (%) 

% IM + 1

Due to the important contribution of a 13C and an 15N atom 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

O C S CO G C OWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 34: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 34/51

Relative intensity of (M + 2) ion:

Due to the occurrence of a couple of 13C or an 18O atom 

IM + 2

IM  (1.11 % * a)2

 / 2 + 0.20 % * d

  (1.11 * a)2 / 200 + 0.20 * d (%)

Ex: (CH3)3PO 

 (1.11*3)2 / 200 + 0.20 * 4 

 0.85 %

MOLECULES CONTAINING C, H, N, O, F, P, I

CaHbNcOdFePf Ig

% IM + 2  =   100%

% IM + 2 

% IM + 2 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

MOLECULES CONTAINING 1 Cl ATOMWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 35: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 35/51

MOLECULES CONTAINING 1 Cl ATOM

Relative intensity of (M + 2) ion:

Mainly due to the contribution of a 37Cl atom 

  32.0 * 1 (%)

Ex: C6H5Cl 

100

0

Relative

abundance

m/z

M

50M + 2

IM+2  1/3 IM

% IM + 2 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

MOLECULES CONTAINING 1 B ATOMWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 36: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 36/51

MOLECULES CONTAINING 1 Br ATOM

Relative intensity of (M + 2) ion:

Mainly due to the contribution of a 81Br atom 

= 97.3 * 1 (%)

Ex: C6H5Cl 

100

0

Relative

abundance

m/z

M

50

M + 2

IM+2  IM

% IM + 2 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 37: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 37/51

MOLECULES CONTAINING 2 CHLORINE ORWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 38: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 38/51

MOLECULES CONTAINING 2 CHLORINE OR

BROMINE ATOMS

RCl2

(a + b)2 = a2 + 2ab + b2

RBr 2

(3 + 1)2 = 32 + 2*3*1 + 12

= 9 + 6 + 1 

IM : IM+2 : IM+4 = 9 : 6 : 1 

100

0

Relativeabundance

m/z

M

50

M + 2

M + 4

(1 + 1)2 = 12 + 2*1*1 + 12

= 1 + 2 + 1 

IM : IM+2 : IM+4 = 1 : 2 : 1

100

0 m/z

M50

M + 2

M + 4

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

MOLECULES CONTAINING Cl AND B ATOMSWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 39: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 39/51

MOLECULES CONTAINING n Cl AND m Br ATOMS

Relative intensities of molecular ions are given by the equation

(a + b)n (c + d)m

a, b: relative abundances of 35Cl and 37Cl (3, 1)

c, d: relative abundances of 79Br and 81Br (1, 1)

n = 1, m = 1: (a + b)(c + d) = ac + (ad + bc) + bd

= 3 + 4 + 1

IM : IM+2 : IM+4 = 3 : 4 : 1 

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 40: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 40/51

IDENTIFICATION OF MOLECULAR IONWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 41: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 41/51

IDENTIFICATION OF MOLECULAR ION

 Molecular ion can be more easily identified by appropriateionisation techinique

 Ralative intensity of isotopic ions can also help to distinguish

molecular ion from impurities

 The mass parity and the nitrogen rule are also utile in the

identification of molecular ion and its fragments

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULEWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 42: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 42/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE

 A compound, that contains 2n (n   0) nitrogen atoms, has an

even mass number

 A compound, that contains 2n + 1 (n   0) nitrogen atoms, has an

odd mass number

Molecule M

EtOH 46

H2NNH2 32Et3N 101

Ex:

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULEWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 43: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 43/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE – 

NON-VOLATILE MOLECULES

Molecular ion:

 analyze by ESI-MS, normally by HPLC/ESI-MS

Molecular ion: [M+H]+ (positive mode)

or [M-H]- (negative mode)

 In positive mode:

(M+H)+ even  oddM odd even

Nitrogen number 2n+1 2n

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULEWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 44: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 44/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE – 

NON-VOLATILE MOLECULES

Fragment ions:

[M+H] [F+H] + M’ (not observed) 

(M+H)+ odd 

M even

[F+H]+ odd

Nitrogen number 2nM’  even

Nitrogen number 2m

(i)

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE –WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 45: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 45/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE – 

NON-VOLATILE MOLECULES

Fragment ions:

[M+H] [F+H] + M’ (not observed) 

(M+H)+ even 

M odd

[F+H]+ odd

Nitrogen number 2nM’  odd

Nitrogen number 2m+1

(ii)

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE –WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 46: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 46/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE – 

NON-VOLATILE MOLECULES

Fragment ions:

[M+H] [F+H] + M’ (not observed) 

(M+H)+ even 

M odd

[F+H]+ even

Nitrogen number 2n+1M’  even

Nitrogen number 2m

(ii)

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

Page 47: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 47/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE –WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 48: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 48/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE –VOLATILE MOLECULES

Fragment ions:Fragmentation

M+ even 

F+ even

Nitrogen number 2n

M’  even

Nitrogen number 2m

(1)

(2)

(1)

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE –WWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 49: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 49/51

THE MASS PARITY AND THE NITROGEN RULE –VOLATILE MOLECULES

Fragment ions:Fragmentation

M+ odd 

F+ odd

Nitrogen number 2n+1

R  odd

Nitrogen number 2m+1

(1)

(2)

(2)

80% ions on EI spectrum have odd mass numberWWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

FRAGMENTATIONWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 50: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 50/51

FRAGMENTATION

Fragmentation kinetic:

 depend on the energy transferred to ions

 this energy is higher in EI than in ESI

 Fast fragmentation in EI

 Low fragmentation in ESI  MS/MS

EI ESI

Fragmentation Fragmentation

MS

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 

EXAMPLE OF FRAGMENTATIONWWW.DAYKEMQUYNHON.COM 

Page 51: Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

8/11/2019 Phương pháp phổ khối lượng (MS) trong phân tích cấu trúc hoá lý

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-pho-khoi-luong-ms-trong-phan-tich-cau-truc-hoa 51/51

EXAMPLE OF FRAGMENTATION

 The fragmentation is often induced by the charge

m/z = 132

Fragmentation

m/z = 57 m/z = 76