Для химиков-органиков, аналитиков, биохимиков, специалистов в области природных соединений.
Предисловие переводчика
Масс-спектрометрия является на сегодняшний день одним из наиболее информативных, быстрых, чувствительных и надежных методов анализа индивидуальных органических соединений и их смесей. При этом ежегодно в масс-спектромет-рии органических соединений появляются новинки, которые увеличивают чувствительность метода и надежность результатов, облегчают обработку полученной информации, расширяют число соединений, пригодных для такого анализа. К концу 60-х годов с ростом сложности анализируемых объектов возможности обычной масс-спектрометрии электронного удара перестали удовлетворять исследователей, работающих с органическими соединениями. Это вызвало бурное развитие масс-спектрометрии как в теоретическом, так и в практическом аспектах. Усилия в первую очередь были направлены на развитие «мягких», селективных методов ионизации, методов анализа труднолетучих и термолабильных соединений, методов ввода вещества в ионный источник. В результате за последние 15—20 лет появилось около 20 новых методов ионизации, позволяющих в той или иной степени, преодолеть недостатки, свойственные масс-спектрометрии электронного удара. Некоторые из них, например химическая ионизация, сразу завоевали признание масс-спектрометри-стов; другие, например некоторые десорбционные методы, пока не получили должного внимания в связи с инструментальными сложностями, трудностью воспроизведения методики. Тем не менее использование этих редких на сегодняшний день методов в некоторых случаях дает прекрасные результаты, достичь которые другими способами невозможно.
Монография Чепмена «Практическая органическая мace-спектрометрия» предоставляет информацию именно о современных, недавно появившихся методах получения масс-спектров. В книге не разбираются вопросы интерпретации масс-спектров, изложенные с той или иной степенью детализации во многих изданиях по масс-спектрометрии органических соединений. Цель данной публикации — разбор практических проблем, связанных с вводом вещества в источник, выбором оптимального метода ионизации, получением и использованием спектров метзстабильных ионов, количественным масс-спектрометрическим анализом. При этом во главу угла ставится практическое использование описываемых методов для анализа самых разнообразных классов органических соединений. Приводимая автором информация позволяет выбрать для конкретного соединения оптимальную методику съемки спектра, учесть преимущества и недостатки каждого метода. В этом плане книга Чепмена не имеет прямых аналогий не только среди отечественных, но и зарубежных изданий.
Среди советских изданий, содержащих определенную информацию, изложенную в монографии Чепмена, следует выделить книгу Розынова Б. В. «Mace-спектрометрия в биоорганической химии» * и книгу Поляковой А. А. «Молекулярный масс-спектральный анализ органических соединений» **. В первой из них можно найти информацию по использованию химической ионизации положительных и отрицательных ионов, десорбционной химической ионизации, полевой десорбции, масс-спектрометрии вторичных ионов аминокислот и пептидов. А. А. Полякова в своей монографии уделяет внимание теоретическим основам и конструкционным особенностям масс-спектрометрии вторичных ионов, бомбардировки быстрыми атомами, полевой десорбции, масс-спектрометрии отрицательных ионов. Отдельная глава посвящена некоторым методам получения метастабильных ионов.
Книга Чепмена состоит из семи глав, посвященных различным практическим вопросам проведения масс-спектромет-рического анализа. При этом в сжатой форме, но чрезвычайно информативно, автор освещает и теоретические аспекты описываемых методов. Каждая глава снабжена представительным списком цитируемой литературы, помещенным в конце книги. Следует отметить особо, что наряду с обычной библиографией автор приводит также сводные таблицы со ссылками на работы по анализу различных конкретных классов органических соединений с помощью метода, о котором шла речь в данной главе. Такое представление опубликованных данных позволяет очень быстро находить информацию об интересующих классах соединений. К сожалению, советские работы практически не цитируются. В связи с этим советскому читателю можно рекомендовать одну из последних отечественных работ, где приведено большое количество ссылок на литературу на русском языке***.
Книга хорошо иллюстрирована схемами, рисунками, таблицами. Масс-спектрометрист и химик-органик найдут в ней ответ на вопрос об оптимальном методе анализа соединений, принадлежащих к самым разнообразным классам органических веществ. Полезную информацию могут получить также исследователи в области органической аналитической химии, охраны окружающей среды. Книгу Чепмена можно рекомендовать также химикам, изучающим природные соединения, и биохимикам, поскольку объекты их исследований требуют использования именно описанных в книге методов.
А. Т. Лебедев
Оглавление
Предисловие переводчика ............. ....
Предисловие......................8
Принятые сокращения..................g
I. Инструментальное оформление.............. Ю
1.1. Введение..................... 10
1.2. Ионный источник ЭУ................ 10
1.3. Анализаторы масс................. 14
1.3.1. Магнитный секторный анализатор.......... И
1.3.2. Магнитные секторные приборы с двойной фокусировкой 16
1.3.3. Квадрупольный анализатор ............ 18
1.4. Системы регистрации ионов.............. 21
1.4.1. Определение и измерение коэффициента усиления {силы
умножителя) .................. 22
1.5. Определение и измерение чувствительности....... 23
1.5.1. Измерение абсолютной чувствительности....... 24
1.5.2. Чувствительность, измеренная как отношение сигнал/шум 24
1.5.3. Дискриминация масс и высокая чувствительность к массе. Стандартные рабочие условия . ,.......... 25
1.6. Определение и измерение разрешающей способности .... 27
1.7. Измерение масс. Стандартные соединения........ 28
2. Ввод образца . . . . •................31
2.1. Поток образца и давление образца в масс-спектрометре . . 31
2.2. Соединение ГХ-МС.................33
2.2.1. Струйный сепаратор............... 34
2.2.2. Прямая стыковка................ 36
2.2.3. Открытый ввод с делением потока......... 37
2.2.4. Общие детали конструкции............ 38
2.2.5. Стандартные рабочие тесты в условиях ГХ-МС (хром-атомасс-спектрометрии).............. 39
2.3. Прямой ввод................... 44
2.3.1. Введение.................... 44
2.3.2. Нагрев образца . . . •............. 45
2.3.3. Наконечник штока и загрузка образца....... , 46
2.3.4. Проверка работы прямого ввода.......... 48
2.4. Жидкостная хроматография — масс-спектрометрия (ЖХ-МС) 50
3. Химическая ионизация.................55
3.1. Теоретические основы метода............. 55
3.1.1. Введение ..... -и..............55
3.1.2. Реакции при химической ионизации.........55
3.2. Инструментальное оснащеие и приемы работы в режиме ХИ 62
3.2.1. Конструкция ионного источника ХИ.........62
3.2.2. Ввод газа-реагента в юнный источник.........63
3.2Д Электрический пробой s секторных приборах ..... 6,5
3.2.4. Влияние температуры источника.......... 66
3.2.5. Влияние давления и чистоты газа-реагента...... 67
3.2.6. Подготовка к работе в режиме ХИ......... 69
3.2.7. Эталонные соединения для ХИ........... 70
3.3. Аналитическое применение ХИ........... 71
3.3.1. Использование ХИ для определения молекулярной массы 71
3.3.2. Применение ХИ для получения структурной и стереохими-ческой информации................ 73
3.3.3. Анализ смесей с помощью ХИ . . •......... 76
4. Химическая ионизация отрицательных ионов
90
4.1. Введение..................... 90
4.2. Реакции образования отрицательных ионов в условиях химической ионизации .................. 91
4.2.1. Образование ионов путем электронного захвата .... 91
4.2.2. Образование ионов путем ионно-молекулярцых реакций 93
4.2.3. Чувствительность в условиях электронного захвата ... 97
4.3. Инструментальное оснащение и приемы работы в режиме ХИ ОИ ...................... 98
4.3.1. Инструментальное оснащение при работе с отрицательными ионами................... 98
4.3.2. Влияние температуры и давления в источнике..... 99
4.3.3. Настройка прибора для работы в условиях ХИ ОИ . •. . 100
4.3.4. Эталонные соединения для работы с отрицательными ионами 102
4.4. Аналитическое применение ХИ ОИ........... 103
5. Ионизация лабильных молекул............. . 110
5.1. Введение . . .•.................. ПО
5.1.1. Процессы полевой ионизации и полевой десорбции . . .111
5.1.2. ДХИ и процессы в пучке.............115
5.1.3. Процессы ионизации энергетическими частицами .... 117
5.2. Полевая десорбция.................122
5.2.1. Инструментальное оснащение метода ПД....... 122
5.2.2. Подготовка эмиттера............... 123
5.2.3. Подготовка образца для ПД............ 125
5.2.4. Модифицированные эмиттеры............ 128
5.2.5. Работа а режиме ПД............... 128
5.3. Десорбционная химическая ионизация ......... 130
5.3.1. Инструментальное оснащение метода ДХИ...... 130
5.3.2. Влияние характеристики штока на работу в режиме ДХИ 131
5.3.3. Влияние условий ХИ на качество спектра ДХИ .... 133
5.3.4. Работа в условиях ДХИ.............. 134
5.4. Бомбардировка быстрыми атомами.........., 134
5.4.1. Инструментальное оснащение метода ББА.......134
5.4.2. Подготовка образна...............135
5.4.3. Работа в условиях ББА ..............138
5.5. Эталонные соединения высокой массы.........139
5.6. Использование ПД, ДХИ, ББА в аналитических целях . . .142
6, Метастабильные ионы .................146
6.1. Введение.....................146
6.2. Теоретические основы образования и распада метастабиль-ных ионов _....................147
6.2.1. Метастабильные ионы в магнитном секторном приборе с одной фокусировкой...............147
6.2.2. Метастабильные ионы в магнитном секторном приборе с двойной фокусировкой .............. 149
6.2.3. Диссоциация, инициируемая соударением....... 151
6.3. Практическое применение записи спектров метастабильных ионов на секторных приборах............. 155
6.3.1. Спектр кинетических энергий иона, проанализированного
по массе (MIKES)................ 155
6.3.2. Связанные сканирования ............. 159
6.3.3. Ложные пики, обусловленные связанными сканированиями
и MIKE-сканированиями.............. 162
6.4. Приборы с модифицированными секторами и с тремя квадру-полями .......•-.............. 165
6.5. Применение сканирований метастабильных ионов..... 169
6.5.1. Анализ смесей.................. 169
6.5.2. Структурный анализ с использованием метастабильных ионов..................... 173
6.5.3. Анализ изомеров с помощью метастабильных ионов . . . 176
7. Количественный анализ................. 181
7.1. Введение..................... 181
7.2. Характеристики количественного масс-спектрометрического анализа..................... 183
7.2.1. Специфичность .................. 183
7.2.2. Чувствительность................. 185
7.2.3. Источники ошибок..............., 188
7.3. Современные методы МЗИ.............. 190
7.3.1. Мониторинг заданных ионов с высоким разрешением (МЗИ ВР)................... 190
7.3.2. AloimTopHiir заданных метастабильных ионов (МЗМИ) 193
7.3.3. МЗИ с использованием других методов ионизации . . . 196 Литература.......................
Цена: 75руб.
