Espectrometria de massas

Prévia do material em texto

I. Espectrometria de Massas (MS)
 A espectrometria de massas é uma técnica
analítica instrumental utilizada para a análise, em
fase gasosa, de átomos ou moléculas de uma
amostra que são ionizados e separados de
acordo com a razão massa/carga quando
submetidos a condições específicas de um
campo elétrico e/ou magnético.
I. Espectrometria de Massas (MS)
 A determinação da massa molecular; 
 A caracterização estrutural;
 O estudo da reatividade em fase gasosa; 
 A análise qualitativa e quantitativa dos 
componentes de uma mistura complexa;
 A estrutura de compostos inorgânicos, orgânicos 
e biológicos;
 A estrutura e composição de superfície sólida;
 A razão isotópica de átomos na amostra.
II. O Espectro de Massas
 Processo de ionização e/ou fragmentação
 Separação dos íons
 Detecção e análise
Amostra
Sistema de 
introdução 
de amostra
Fonte 
de íons
Analisador 
de massas
Detector
Proc. de
dados
Sistema 
de vácuo
Etil benzeno: MM = 106 Da
C6H5CH2CH3 + e
-  C6H5CH2CH3
• + + 2e-
Informações do Espectro de 
Massas
 Separação dos íons pela razão massa/carga 
 Pico do íon molecular
 Pico do íon base (100%)
 Padrão de fragmentação
 Razão isotópica
III. Fontes (Processos) de 
Ionização
Tipo
Básico
Nome e Sigla Agente Ionizante
Fase Gasosa Impacto Eletrônico (EI) elétrons energéticos
Ionização Química (CI) íons gasosos
Ionização de Campo (FI) eletrodo alta voltagem
Dessorção Dessorção de Campo (FD) eletrodo alta voltagem
Ionização electrospray (ESI) alto campo elétrico
Ionização/dessorção à laser
assistido por matriz
(MALD/I)
feixe de laser
Bombardeamento de átomos
rápidos (FAB)
feixe átomos
acelerados
Ionização termospray (TS) alta temperatura
Impacto Eletrônico
 A amostra passa por uma “cortina” de elétrons 
acelerados por um campo de 70 eV
E = 70 eV  7 × 103 kJ mol-1
 Energia de ligação típica  200 - 600 kJ mol-1
Fragmentação
Impacto Eletrônico
Impacto Eletrônico
 Alta produção de íons - boa sensibilidade
 Fragmentação auxilia na identificação
 Requer amostra volátil 
 Pico íon molecular nem sempre é evidente
 Uso de Ionização Química (CI):
 produção de íon molecular e a fragmentação 
é mais amena
Reprodutibilidade de fragmentação
Ionização à Pressão Atmosférica (API)
 Ionização Electrospray (ESI)
 Ionização Química à Pressão Atmosférica (APCI)
Vantagens API
 Informação sobre a massa molecular (MM) dos
compostos, inclusive grandes biopolímeros.
 Sensível; MM obtida com baixos níveis de analitos.
 A técnica é compatível com moléculas voláteis, não
voláteis, polares e apolares.
 Excelente para confirmação de compostos
conhecidos.
Ionização por Electrospray (ESI)
 Ionização à pressão atmosférica e temperatura
ambiente
 Aplicação de campo elétrico de vários kV
promove a ionização das gotículas do spray
 Um contra fluxo de gás secante reduz o tamanho
das gotículas até o seu colapso eletrostático
 Produção de íons com elevado número cargas
Interface ESI
Processo de Ionização
Aplicações do ESI
 Análise de compostos polares e com elevada massa 
Molecular. Por Exemplo: Saponinas
 
O
H
O
OH
OH
O
OH
O
OH
O
O
OH
CH3
CH3CH3
CH3
CH3 OH
CH3
H
O
H
OH
H
O
O
H
O
O
400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450
m/z0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
sep1112Fs 14 (0.681) Cm (11:28-(31:42+2:9)) Scan ES- 
2.24e51288.0
1246.2
1203.8
1162.1
605.5473.4411.3 528.6 645.3 745.9689.7
1204.5
1205.7
1246.9
1247.8
1289.0 1330.0
1290.0 1330.6
1387.9 1402.1 1445.2
sep1124Fs 8 (0.401) Cm (7:11-(1:7+11:23)) Scan ES- 
4.20e51350.1
1349.6
1308.1
1271.9
1230.1727.6691.9
463.5
447.5 769.8 896.0
882.0 1187.7909.4
1351.2
1391.9
1352.2
1394.0
1434.11395.1
1470.0
sep16rFs 9 (0.448) Cm (7:18-3:5) Scan ES- 
2.21e51314.11272.2
1271.6
1230.1
1188.0
966.1923.9749.4520.7499.7 603.9 881.9 1002.1 1146.01041.8
1230.8
1272.9 1356.1 1392.0
1398.0
1436.0 1488.1
sep1162Fs 13 (0.635) Cm (5:28-(2:5+28:49)) Scan ES- 
1.81e5966.1
965.6924.0
749.5
603.4471.4
863.6
750.5
836.9
881.9
924.6
966.5
967.1
1008.0 1042.2
1407.41338.71141.0
sepFreu2026Fs 10 (0.494) Cm (7:13) Scan ES- 
3.90e5924.0
923.6
882.0
503.5
455.3
863.9749.6603.3 665.4
883.1
924.5
965.7
945.0 1298.91019.9
967.6 1041.8
1154.61097.3 1265.3 1468.4
sepha1149Fs 28 (1.336) Cm (9:41-(35:44+1:8)) Scan ES- 
3.46e5924.1
882.0864.0
749.4471.8440.7
966.1
945.1 966.6
1004.1 1386.81037.9 1080.0 1407.4
 
400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450
m/z0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
sep1112Fs 14 (0.681) Cm (11:28-(31:42+2:9)) Scan ES- 
2.24e51288.0
1246.2
1203.8
1162.1
605.5473.4411.3 528.6 645.3 745.9689.7
1204.5
1205.7
1246.9
1247.8
1289.0 1330.0
1290.0 1330.6
1387.9 1402.1 1445.2
sep1124Fs 8 (0.401) Cm (7:11-(1:7+11:23)) Scan ES- 
4.20e51350.1
1349.6
1308.1
1271.9
1230.1727.6691.9
463.5
447.5 769.8 896.0
882.0 1187.7909.4
1351.2
1391.9
1352.2
1394.0
1434.11395.1
1470.0
sep16rFs 9 (0.448) Cm (7:18-3:5) Scan ES- 
2.21e51314.11272.2
1271.6
1230.1
1188.0
966.1923.9749.4520.7499.7 603.9 881.9 1002.1 1146.01041.8
1230.8
1272.9 1356.1 1392.0
1398.0
1436.0 1488.1
sep1162Fs 13 (0.635) Cm (5:28-(2:5+28:49)) Scan ES- 
1.81e5966.1
965.6924.0
749.5
603.4471.4
863.6
750.5
836.9
881.9
924.6
966.5
967.1
1008.0 1042.2
1407.41338.71141.0
sepFreu2026Fs 10 (0.494) Cm (7:13) Scan ES- 
3.90e5924.0
923.6
882.0
503.5
455.3
863.9749.6603.3 665.4
883.1
924.5
965.7
945.0 1298.91019.9
967.6 1041.8
1154.61097.3 1265.3 1468.4
sepha1149Fs 28 (1.336) Cm (9:41-(35:44+1:8)) Scan ES- 
3.46e5924.1
882.0864.0
749.4471.8440.7
966.1
945.1 966.6
1004.1 1386.81037.9 1080.0 1407.4
 
400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450
m/z0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
sep1112Fs 14 (0.681) Cm (11:28-(31:42+2:9)) Scan ES- 
2.24e51288.0
1246.2
1203.8
1162.1
605.5473.4411.3 528.6 645.3 745.9689.7
1204.5
1205.7
1246.9
1247.8
1289.0 1330.0
1290.0 1330.6
1387.9 1402.1 1445.2
sep1124Fs 8 (0.401) Cm (7:11-(1:7+11:23)) Scan ES- 
4.20e51350.1
1349.6
1308.1
1271.9
1230.1727.6691.9
463.5
447.5 769.8 896.0
882.0 1187.7909.4
1351.2
1391.9
1352.2
1394.0
1434.11395.1
1470.0
sep16rFs 9 (0.448) Cm (7:18-3:5) Scan ES- 
2.21e51314.11272.2
1271.6
1230.1
1188.0
966.1923.9749.4520.7499.7 603.9 881.9 1002.1 1146.01041.8
1230.8
1272.9 1356.1 1392.0
1398.0
1436.0 1488.1
sep1162Fs 13 (0.635) Cm (5:28-(2:5+28:49)) Scan ES- 
1.81e5966.1
965.6924.0
749.5
603.4471.4
863.6
750.5
836.9
881.9
924.6
966.5
967.1
1008.0 1042.2
1407.41338.71141.0
sepFreu2026Fs 10 (0.494) Cm (7:13) Scan ES- 
3.90e5924.0
923.6
882.0
503.5
455.3
863.9749.6603.3 665.4
883.1
924.5
965.7
945.0 1298.91019.9
967.6 1041.8
1154.61097.3 1265.3 1468.4
sepha1149Fs 28 (1.336) Cm (9:41-(35:44+1:8)) Scan ES- 
3.46e5924.1
882.0864.0
749.4471.8440.7
966.1
945.1 966.6
1004.1 1386.81037.9 1080.0 1407.4
 
400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450m/z0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
0
100
%
sep1112Fs 14 (0.681) Cm (11:28-(31:42+2:9)) Scan ES- 
2.24e51288.0
1246.2
1203.8
1162.1
605.5473.4411.3 528.6 645.3 745.9689.7
1204.5
1205.7
1246.9
1247.8
1289.0 1330.0
1290.0 1330.6
1387.9 1402.1 1445.2
sep1124Fs 8 (0.401) Cm (7:11-(1:7+11:23)) Scan ES- 
4.20e51350.1
1349.6
1308.1
1271.9
1230.1727.6691.9
463.5
447.5 769.8 896.0
882.0 1187.7909.4
1351.2
1391.9
1352.2
1394.0
1434.11395.1
1470.0
sep16rFs 9 (0.448) Cm (7:18-3:5) Scan ES- 
2.21e51314.11272.2
1271.6
1230.1
1188.0
966.1923.9749.4520.7499.7 603.9 881.9 1002.1 1146.01041.8
1230.8
1272.9 1356.1 1392.0
1398.0
1436.0 1488.1
sep1162Fs 13 (0.635) Cm (5:28-(2:5+28:49)) Scan ES- 
1.81e5966.1
965.6924.0
749.5
603.4471.4
863.6
750.5
836.9
881.9
924.6
966.5
967.1
1008.0 1042.2
1407.41338.71141.0
sepFreu2026Fs 10 (0.494) Cm (7:13) Scan ES- 
3.90e5924.0
923.6
882.0
503.5
455.3
863.9749.6603.3 665.4
883.1
924.5
965.7
945.0 1298.91019.9
967.6 1041.8
1154.61097.3 1265.3 1468.4
sepha1149Fs 28 (1.336) Cm (9:41-(35:44+1:8)) Scan ES- 
3.46e5924.1
882.0864.0
749.4471.8440.7
966.1
945.1 966.6
1004.1 1386.81037.9 1080.0 1407.4
 
Figura 18: Conjunto de espectro de massas das frações eluídas com MeOH/H2O (1:1). 
Debaixo para cima: fração 12, 24, 49 e 62. 
Monitoramento da composição de frações 
obtidas de extratos de Sapindus saponaria
Ionização Química à Pressão 
Atmosférica (APCI)
 Bastante similar a ESI
 Indicado para obtenção de MM de compostos
conhecidos (confirmação de síntese de biblioteca
combinatória), porém indução de fragmentação
também é possível
 Compatível com grande faixa de fluxos de fase
móvel
 Robusto para desenvolvimento de método
Interface APCI
Principais Diferenças entre
APCI e ESI
 Mecanismo de Ionização:
 Enquanto ESI tem voltagem aplicada à ponta 
do spray, APCI apresenta um nebulizador 
aquecido e pneumaticamente assistido. A 
voltagem (~3 kV) é aplicada a uma agulha de 
metal na saída do spray.
 A descarga Corona ioniza as moléculas do 
solvente que por sua vez ionizam os analitos 
por transferência de prótons formando [M+H]+
ou [M-H]-
Principais Diferenças entre
APCI e ESI
 Razão de Fluxo:
 APCI tolera fluxos na ordem de 0,2 a 2,0 
mL/min, enquanto que ESI opera no máximo 
até 1,0 mL/min.
 ESI é melhor indicado para fluxos tão baixos 
quanto 5 µL/min, compatível com 
acoplamentos capilares (µLC ou CZE).
Principais Diferenças entre
APCI e ESI
 Fragmentação:
 Devido ao uso de aquecimento, APCI pode 
produzir alguma fragmentação, enquanto que 
ESI pode até formar alguns íons pseudo-
moleculares.
 APCI não produz cargas múltiplas, portanto 
não é adequado para compostos de alta MM.
 Sensibilidade:
 Sem ser uma regra, APCI tende a render 
melhor sensibilidade para solutos menos 
polares.
Dessorção/Ionização à Laser 
Assistida com Matriz (MALD/I)
 Processo de ionização branda.
 Apropriado para biomoléculas de elevado peso molecular.
 Pulso de laser incide sobre uma amostra co-cristalizada
com uma matriz apropriada - derivados de ácidos
benzóicos.
 Análise proteômica.
Espectro MALD/I
IV. Analisadores de Massas
 Setor magnético (B)
 Duplo foco (EB ou B2)
 Quadrupolo (Q)
 Tempo de vôo (TOF)
 Captura de íons (MSn)
 Ciclotron de íons (ICR)
Resolução em MS
 RS = 4000  400,0 e 400,1 (40,00 e (40,01)
 A resolução necessária depende da 
aplicação
m
m
R
S


Analisador tipo Setor Magnético
V
erB
z
m
2
22

Analisador Quadrupolar (Q)
 Analisador de varredura
 Normalmente é mais barato e robusto que setor 
magnético
 Conjunto de 4 pólos de sinais opostos, que 
alternam sinais de radiofreqüência entre pares, 
permitindo que apenas um íon atinja o detetor de 
cada vez
Analisador Quadrupolar (Q)
Analisador Quadrupolar (Q)
Tempo de Vôo (TOF)
 Íons são produzidos em pulsos e injetados no 
tubo de deslocamento
Tempo de Vôo (TOF)
 Separação dos íons é temporal e depende da 
energia cinética dos fragmentos
z
mVd
v
dt
f
 )21(
229,1 dt V
z
m

Analisador Trap Iônico (ion trap)
 Compacto & robusto
 Funcionamento similar ao quadrupolo
 Capacidade de efetuar MS tandem temporal