Organická analýza - Spojení kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (LC/MS)

7.3 Spojení kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií

• 7.3.1 Instrumentace pro LC/MS

7.4 Spojení superkritické fluidní chromatografie s hmotnostní spektrometrií

Kniha obsahuje přehled metod analýzy organických látek: Analytikům prohloubí jejich znalosti používaných metod a vedoucím pracovníkům poskytne podklady pro řešení úkolů jejich laboratoře. Je určena také pro studenty a vyučující univerzit a vědecké pracovníky.

💡 Kompletní obsah naleznete v odborné publikaci Organická analýza, kterou můžete zakoupit přímo u vydavatele 2 THETA, prostřednictvím LabRulez nebo v mnoha knihkupectvích.

Spojení kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií

Spojení těchto dvou technik bylo podstatně problémovější než u plynové chromatografie. Důvodem bylo jednak skupenství mobilní fáze, jednak i některé vlastnosti látek separovaných kapalinovou chromatografií (termolabilita, vyšší molekulová hmotnost, polarita). Během času bylo navrženo poměrně velké množství různých více či méně úspěšných iontových zdrojů, jejichž kompletní výčet přesahuje rámec tohoto textu, a proto bude zmíněno jen několik nejvýznamnějších.

Konkrétní volba iontového zdroje je dána povahou analyzovaných látek a s tím související volbou chromatografického separačního systému. Rámcově ji naznačuje Obrázek níže. Elektrosprej je v podstatě metoda převodu iontů z kapalné do plynné fáze, nelze tedy použít pro látky, které v roztoku nejsou disociovány nebo alespoň nejsou disociovatelné, je tedy vhodný pro sloučeniny středně až silně polární. Díky schopnosti produkce vícenásobně nabitých iontů umožňuje analyzovat sloučeniny až do hmotnosti řádku 10⁵ Da. Pro méně polární sloučeniny je použitelná chemická ionizace za atmosférického tlaku a prakticky nepolární sloučeniny mohou být úspěšně ionizovány fotoionizací za atmosférického tlaku. Překryvy využitelných rozsahů jednotlivých technik naznačují, že jedna látka může být efektivně ionizována více způsoby.

2 Theta: Obr. Využitelnost nejdůležitějších ionizačních technik pro LC/MS

Instrumentace pro LC/MS

Pro spojení kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií jsou využívány prakticky všechny typy analyzátorů (včetně sférické iontové pasti). Využití měkkých ionizačních technik, kdy jsou produkovány převážně až výhradně kvazimolekulární, případně aduktové ionty, klade zvýšené nároky na identifikaci, což lze řešit pomocí tandemové hmotnostní spektrometrie. U jednoduchého kvadrupólu je možnost využití tzv. fragmentoru – zvýšením potenciálového spádu mezi výstupem z kapiláry a prvním skimmerem se zintenzivní kolize iontů s neutrálními molekulami, jichž je v této oblasti ještě poměrně dost, což vyvolá fragmentaci. Díky předchozí separaci, kdy sloučeniny vstupují do iontového zdroje vesměs jako oddělené zóny, se takto může přispět k objasnění struktury. Významným přínosem je rovněž využití vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie, které jednak minimalizuje potenciální interference, jednak poskytuje informaci o sumárním vzorci daného iontu. Klasickými vysokorozlišovacími analyzátory jsou sektorové s dvojí fokusací, nejvyšší dosažitelnou rozlišovací schopností (ale také nejvyšší cenou) se vyznačují hmotnostní spektrometry na bázi iontové cyklotronové rezonance s Fourierovou transformací, následované Orbitrapem, ale velice uspokojivé parametry nabízejí i analyzátory doby letu. Velmi úspěšné jsou v této oblasti rovněž hybridní analyzátory (Q-TOF).

• 💡 Přehled instrumentace spojení chromatografických technik a hmotnostní spektrometrie
• 💡 Přehled aplikací spojení chromatografických technik a hmotnostní spektrometrie

Spojení superkritické fluidní chromatografie s hmotnostní spektrometrií

Spojení SFC/MS je oproti GC/MS a LC/MS poněkud komplikovanější. V důsledku dekomprese mobilní fáze při přechodu z nadkritických podmínek v separační koloně do pracovního tlaku v iontovém zdroji hmotnostního spektrometru výrazně klesá solvatační schopnost mobilní fáze, což může způsobit až precipitaci separovaných látek, vedoucí ke snížení účinnosti převodu hmoty, zhoršení tvaru chromatografických píků a ke vzniku paměťového efektu mezi za sebou následujícími analýzami.

Úspěšné spojení SFC s hmotnostní spektrometrií využívající přímého vstupu mobilní fáze do MS a chemickou nebo elektronovou ionizaci bylo popsáno počátkem 90. let minulého století [34, 35]. To bylo ale využitelné pouze pro čistý CO2. V současnosti se využívají techniky ionizace za atmosférického tlaku, kterým organické modifikátory nevadí. Frekvence využívání je obdobná jako u LC/MS: dominuje elektrosprej (74 %) následovaný APCI (21 %) a APPI (1,9 %) [36]. Problém se změnou tlaku mezi separační kolonou a iontovým zdrojem byl vyřešen přidáváním pomocné kapaliny k mobilní fázi za separační kolonou, ale před regulátorem zpětného tlaku. Tato směs pak může být vedena do iontového zdroje přímo nebo přes dělič umístěný před regulátorem zpětného tlaku [37]. Jako pomocná kapalina se nejčastěji využívá methanol, k němuž mohou být pro podporu ionizace přidávána různá snadno disociovatelná aditiva (amoniak, organické kyseliny, amonné soli organických kyselin, případně voda) [36].