Serveis Tècnics de Recerca

Espectrometria de Masses d'alta resolució (Q-TOF)

L'Espectrometria de Masses d’Alta Resolució és una tècnica molt utilitzada per a la determinació o confirmació de la composició de compostos.

Això és degut a que s'obté la m/z de l'ió amb un error <5ppm i per tant permet restringir dràsticament les fórmules moleculars assignables. En molts casos es pot assignar una composició elemental i isotòpica a la molècula. A més a més, l’espectrometria de masses-masses (MS/MS), és a dir, l'estudi dels trencaments que pateix un ió quan se li proporciona energia, aporta informació estructural i de connectivitat de la molècula.

Sol·licitud de treball

Es necessari 1 mg de mostra sense dissoldre en vial de vidre nou (preferentment), acompanyat de la sol·licitud de mostra on s’hi mostri la formula molecular, l’estructura i la referencia de la mostra. Cal informar de la toxicitat, precaucions d’emmagatzematge i un cop entregat l’informe si no es be a buscar la mostra al cap d’una setmana, després d’aquest termini el restant d’aquesta serà destruïda.

Cal informar de la toxicitat, precaucions d’emmagatzematge i un cop entregat l’informe si no es ve a buscar la mostra al cap d’una setmana, després d’aquest termini el restant d’aquesta serà destruïda. 

Imprès de sol·licitud de treball per a Q-TOF:


  Versió en Català
English version
Format .pdf
 
 
Format .docx
 
 

Característiques de l'equip

Bruker micrOTOF-QII (Q-TOF)

Any :
2012
Introducció de mostra:
Bomba de xeringa
Fonts d’ionització:
  • Electroesprai (ESI)
  • Crioesprai (-100ºC /+100ºC)
Analitzador:
  •  Quadrupol
  •  Temps de vol
Massa exacta:
error < 5ppm

Com funciona?

L'espectrometria de masses es fonamenta en la ionització de la mostra (permet analitzar tant ions positius com negatius) i en la separació posterior dels ions (ió molecular i fragments) en fase gasosa en funció de la seva relació massa/càrrega (m/z).

L’analitzador de temps de vol (TOF) permet assignar la massa dels ions registrats amb una gran precisió (error<5ppm), fent ús de la dependència de la velocitat amb la relació massa/carrega.

Aquests ions són detectats com a corrents iòniques, les intensitats dels quals són proporcionals a les seves abundàncies respectives.

Equipament disponible a l'UEM:

 

La introducció de la mostra es fa per infusió directe mitjançant una bomba de xeringa d'infusió continua.

Fonts d'ionització


L’UEM disposa de dues fonts d'ionització diferents:

Electroesprai (ESI): És una de les ionitzacions més suaus. Els ions es generen mitjançant l’aplicació d’una diferència de potencial a un esprai format amb la dissolució de la mostra i un gas inert (N2). El dissolvent que hi ha a les petites gotes carregades es va evaporant i les molècules d’anàlit s’aproximen i es repelen, fins que finalment, quan la repulsió de les càrregues del mateix signe és més gran que la tensió superficial, les gotes exploten. Aquest procés es repeteix fins que l’anàlit queda lliure de dissolvent.

Cryoespray (Cryo): Permet la generació dels ions a baixa temperatura (fins a -100ºC), evitant la descomposició de la mostra. El gas de nebulització i d’assecatge es refreden fent servir nitrogen gas fred.


Analitzadors

Els ions carregats són separats per la seva relació massa/càrrega (m/z). Els ions amb n càrregues es detecten a massa/n en unitats de massa. Els pics isotòpics n carregats es troben a distància 1/n en unitats de massa. Això permet una identificació fàcil de l’estat de càrrega mitjançant l’espectre isotòpic resolt.

L’analitzador híbrid quadrupol / temps de vol d’alta resolució permet obtenir espectres MS/MS amb alta resolució en els ions fragment.

El quadrupol analític és el primer analitzador del micrOTOF-QII. Per l’espectrometria de masses el poder de resolució del quadrupol s’apaga. En aquest cas, el quadrupol funciona com a guia addicional. En canvi, per l’espectrometria de masses-masses es fa servir com a filtre de masses per aïllar un cert ió o un rang de masses definit. A la cel·la de col·lisió es produeix la Dissociació Induïda per Col·lisió (CID) del/s ion/s seleccionats. Els ions “pares” aïllats s’acceleren i col·lideixen amb un gas neutre de col·lisió (N2). D’aquesta manera es generen els fragments o ions “fills” obtenint un espectre de MS/MS que dona informació sobre l’estructura de la molècula.

A l’analitzador de temps de vol els ions són accelerats de manera ortogonal i passen a través d’una regió lliure de camps en la que són separats segons la seva relació m/z. Aquesta separació és deguda a que ions amb una energia cinètica fixada si tenen diferents valors de m/z són accelerats a diferents velocitats. La determinació (m/z) té lloc per la mesura precisa del temps de deriva desprès de l’acceleració ortogonal dels ions fins a impactar al detector. 

Aplicacions / Casos pràctics

Generalment, les aplicacions d'aquesta tècnica són d'àmbit qualitatiu: determinació de massa molecular, composició elemental, distribució isotòpica i elucidació estructural. Per altra banda, si s'acobla a tècniques de separació cromatogràfica és una eina molt potent de quantificació ja que permet distingir entre molècules de pes molt semblant.

A més a més, l’opció d’acoblar el mètode d'ionització cryoespray permet la identificació d’espècies a baixa temperatura (fins a -100oC) i, per tant, facilita la detecció de molècules termolàbils i d’intermedis de reacció amb temps de vida curt que en les condicions normals de ionització per ESI (Tª>150ºC) no podrien ser detectats.

Casos pràctics:


Caracterització de molècules orgàniques i complexos amb metalls de transició: És possible ionitzar i caracteritzar amb gran precisió molècules amb estructura molt diversa i complexa.

Exemple concret: A diferència dels espectròmetres de masses de baixa resolució (generalment l'error en la massa d'aquests aparells és de ±0.2 unitats) el QTOF obté una gran exactitud en la m/z que permet distingir entre molècules amb m/z molt similar (error<5ppm, per una molècula de m/z=300 seria ±0.0015).




Exemple concret: Caracterització de caixes supramoleculars amb capacitat per encapsular fulerens. L'estructura caracteritzada és de gran complexitat i té una massa molecular superior als 12000 g/mol. A més a més, la tècnica ens permet monitorar l'encapsulació de diferents fulerens i avaluar l'afinitat de la caixa per cadascun d'ells. Més informació: “Sponge-like molecular cage for purification of fullerenes”. Nat. Commun., 2014, 5, 5557.




Caracterització de molècules termolàbils utilitzant cryospray. La temperatura del gas de nebulització i d'assecat pot arribar als -100ºC, mentre que normalment s'utilitzen temperatures d'entre 150-250ºC, la qual cosa sol provocar la descomposició d'aquest tipus de molècules. Exemple pràctic: La reacció de 1 en acetona a -90ºC amb oxigen dóna lloc a la formació d'una espècia de Cu(III) amb pont bis oxo. Al afegir 3 equivalents de 2,6-difluorobenzoat de sodi s'obté una espècie lila que correspon a la coordinació d'aquest últim a l'espècie de cu(III). Aquestes espècies són altament reactives i tenen temps de vida molt curts fins i tot a -90ºC. Tot i això s'han pogut observar al nostre laboratori mitjançant l'ús del cryospray. Més informació: Selective Ortho-Hydroxylation–Defluorination of 2-Fluorophenolates with a Bis(μ-oxo)dicopper(III) Species. Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53(36), 9608–9612.

Obtenció d'informació estructural mitjançant MS-MS. Els ions obtinguts al mesurar una mostra (fins i tot aquells obtinguts en condicions de cryospray a -90ºC) poden ser aïllats i es poden fer col·lisionar de manera controlada per tal d'obtenir informació estructural de la molècula mitjançant l'anàlisi dels fragments obtinguts desprès de la col·lisió. Per exemple, en el cas esmentat anteriorment, desprès d'aïllar i aplicar certa energia, el pic del complex amb fenolat el perd en col·lisionar amb les molècules de N2 de la cel.la de col·lisió. Això ens permet dir que aquest compost es troba a la molècula sense reaccionar i que per tant estem observant l'ió de la coordinació i no de la reacció d'aquesta molècula amb el Cu(III).

 

Més informació

L’adquisició d’aquest equipament ha estat subvencionat pel Ministerio de Ciencia e Innovación a través del projecte INNPLANTA INP-2011-0059-PCT-420000-ACT1 i cofinançat pel Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER) i el projecte europeu Starting Grant ERC-2011-StG-277801.