Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Иондау әдісі
Ionization method
Атмосфералық қысымдағы химиялық иондау (APCI) – массалық спектрометрияда қолданылатын иондау әдісі. Ол атмосфералық қысымда (105 Па) газ фазасындағы ион-молекулалық реакцияларды пайдаланады және көбінесе жоғары өнімді сұйық хроматографиясымен (HPLC) жұптастырылады. APCI – бұл химиялық иондауға ұқсас жұмсақ иондау әдісі, онда бастапқы иондар еріткіш шашырату арқылы түзіледі. APCI негізінен 1500 Да-дан төмен молекулалық салмағы бар, полярлы және салыстырмалы түрде аз полярлы, термиялық тұрақты қосылыстар үшін қолданылады. APCI-ді HPLC-мен қолдану стероидтар, пестицидтер сияқты іздік талдауларды анықтауда, сондай-ақ фармакологиядағы дәрілік заттар метаболизмін зерттеуде кең таралған.
Atmospheric pressure chemical ionization (APCI) is an ionization method used in mass spectrometry which utilizes gas phase ion molecule reactions at atmospheric pressure (105 Pa), commonly coupled with high performance liquid chromatography (HPLC). APCI is a soft ionization method similar to chemical ionization where primary ions are produced on a solvent spray. The main usage of APCI is for polar and relatively less polar thermally stable compounds with molecular weight less than 1500 Da. The application of APCI with HPLC has gained a large popularity in trace analysis detection such as steroids, pesticides and also in pharmacology for drug metabolites.
Құралдың құрылымы
Әдетте APCI көзі үш негізгі бөліктен тұрады: сынама кіргізу, короналық разряд инесі және аралық қысымдағы иондық беру аймағы. Суретте көрсетілгендей, сұйық хроматографиядан (LC) шыққан элюат 0,2–2,0 мл/мин жылдамдықпен пневматикалық бүлдіргішке ағып, ұсақ тамшылардан тұратын тұманды жасайды. Тамшылар 350–500 °C температурада қыздырылған қабырғаларға соқтығысып буландырылады және бүлдіргіш газ және қосалқы газ арқылы корона электроды мен шығуға қарсы электроды арасындағы ион-молекулалық реакция аймағына жеткізіледі.
A typical APCI source usually consists of three main parts: a sample inlet, a corona discharge needle, and an ion transfer region under intermediate pressure. from an LC, as shown in the figure, the eluate flows at 0.2 to 2.0 mL/min into a pneumatic nebulizer which creates a mist of fine droplets. Droplets are vaporized by impact with the heated walls at 350–500 °C and carried by the nebulizer gas and an auxiliary gas into the ion molecule reaction region between the corona electrode and the exit counter electrode.
Иондау механизмі
Газ фазасындағы АПКИ арқылы иондану келесі тізбекпен жүзеге асырылады: ерітіндідегі сынама, сынаманың буы және сынама иондары. Жоғары өнімді сұйық хроматографиясынан (HPLC) шыққан элюент толығымен буланып кетеді. Еріткіш пен сынама буының қоспасы ион-молекулалық реакция арқылы иондалады. Иондау оң немесе теріс иондау режимінде жүргізілуі мүмкін. Оң режимде, реагент иондар мен газ тәрізді талданатын молекулалардың протондық туыстығы, реагент газының иондарымен протонды ауыстыруға немесе аддукцияға мүмкіндік береді, нәтижесінде молекулалық түрдің [M+H]+ иондары түзіледі. Содан кейін, M талданатын молекулалары су кластерлік иондармен протондалады. Соңында, иондану өнімдері MH+(H2O)m атмосфералық қысымды иондау көзінен шығарылады. MH+(H2O)m-нің деклстерлеуі (протонталған талданатын молекуладан су молекулаларын жою) массалық анализатордың жоғары вакуумында жүзеге асырылады, сондай-ақ атмосфералық қысымға дейінгі короналық разрядтағы иондық химияда. APCI-ді іздік химиялық талдау үшін массалық спектрометриямен біріктірудің алғашқы қолданысы Franklin GNO Corporation компаниясында болды, олар 1971 жылы APCI-ді иондық жылдамдықпен және массалық спектрометриямен біріктіретін құралды жасады. 1970 жылдары Хьюстон қаласындағы Бейлор медицина колледжінде Хорнинг, Кэрролл және олардың әріптестері газ хроматографиясын (ГХ) және сұйық хроматографиясын (СХ) массалық спектрометрмен байланыстыру үшін APCI-дің артықшылықтарын көрсетті. Бұл зерттеулерде жоғары сезімталдық және қарапайым массалық спектрлер көрсетілді. APCI-дің короналық разрядты электроды заманауи коммерциялық APCI интерфейстерінің прототипі болды. 1970 жылдардың соңында SCIEX компаниясы жылдам жұмыс үшін фургонға орнатылған APCI массалық спектрометр жүйесін (TAGA, іздік атмосфералық газ анализаторы) ұсынды, бұл қоршаған ортадағы полярлы органикалық заттарды нақты уақытта мониторингтеу үшін жоғары сезімталдықпен қамтамасыз етті. 1981 жылы үштік квадрупольді массалық спектрометрдің нұсқасы жасалды, бұл APCI MS/MS арқылы ауаны нақты уақытта тікелей мониторингтеуге мүмкіндік берді. Ұқсас платформа SCIEX AROMIC жүйесі үшін де пайдаланылды (Британдық аэрокосмикалық компаниясымен бірлесіп әзірленген CONDOR контрабанданы анықтау жүйесінің бөлігі), бұл шекаралық өтпелдерде контейнерлердегі есірткі, жарылғыш заттар мен алкогольді анықтау үшін ішкі кеңістікті сынамалау арқылы жүзеге асырылды. 1980 жылдардың ортасынан бастап 1990 жылдардың басына дейін APCI және электроспреймен LC/MS жүргізудің артықшылықтары, екеуі де атмосфералық қысымды иондау әдістері, аналитикалық қауымдастықтың назарын аудара бастады.
Ionization in the gas phase by APCI follows the sequences: sample in solution, sample vapor, and sample ions. The effluent from the HPLC is evaporated completely. The mixture of solvent and sample vapor is then ionized by ion molecule reaction. The ionization can either be carried out in positive or negative ionization mode. In the positive mode, the relative proton affinities of the reactant ions and the gaseous analyte molecules allow either proton transfer or adduction of reactant gas ions to produce the ions [M+H]+ of the molecular species. Then, analyte molecules M are protonated by the water cluster ions. Finally, the ionization products MH+(H2O)m transfer out from the atmospheric pressure ion source. Declustering (removal of water molecules from the protonated analyte molecule) of MH+(H2O)m takes place at the high vacuum of the mass analyzer. and of ion chemistry in corona discharges up to atmospheric pressure. The first application of APCI combined with mass spectrometry for trace chemical analysis was by the Franklin GNO Corporation who in 1971 developed an instrument combining APCI with ion mobility and mass spectrometry. Horning, Carroll and their co workers in the 1970s at the Baylor College of Medicine (Houston, TX) demonstrated the advantages of APCI for coupling gas chromatography (GC) and liquid chromatography (LC) to a mass spectrometer. High sensitivity and simple mass spectra were shown in these studies. APCI with the corona discharge electrode became the model for modern commercially available APCI interfaces. In the late 1970s an APCI mass spectrometer system (the TAGA, for Trace Atmospheric Gas Analyzer), mounted in a van for mobile operation, was introduced by SCIEX, providing high sensitivity for monitoring polar organics in ambient air in real time. In 1981 a triple quadrupole mass spectrometer version was produced, allowing real time direct air monitoring by APCI MS/MS. A similar platform was used for the SCIEX AROMIC system (part of the CONDOR contraband detection system developed together with British Aerospace) for the detection of drugs, explosives and alcohol in shipping containers at border crossings, by sampling the interior airspace. In the mid 1980s and into the early 1990s, the advantages of performing LC/MS with APCI and with electrospray, both atmospheric pressure ionization techniques, began to capture the attention of the analytical community.
Артықшылықтар
Субстраттың иондануы өте тиімді, себебі ол атмосфералық қысымда жүзеге асады, демек соқтығысу жиілігі жоғары. Сонымен қатар, APCI ионданудың бастапқы кезеңдеріндегі тамшылардың жылдам десольватациясы және булануының нәтижесінде аналиттың термиялық ыдырауын айтарлықтай төмендетеді. Иондану газ фазасында болады, ESI-ден айырмашылығы, онда иондану сұйық фазасында жүзеге асады. APCI-нің потенциалды артықшылығы – полярлы еритіндінің орнына жылжымалы фаза ретінде полярлы емес еритіндіні қолдану мүмкіндігі, себебі еритінді мен зерттелетін молекулалар короналық разряд инесіне жеткенге дейін газ тәрізді күйге өтеді. APCI газ фазасындағы химияға байланысты болғандықтан, LC үшін еритінділер, өткізгіштік, pH сияқты арнайы жағдайларды қолдану қажеттілігі туындамайды. APCI, ESI-ге қарағанда, көбірек мүмкіндіктерге ие LC/MS интерфейсі және кері фазалы LC-мен үйлесімдірек болып көрінеді.
Ionization of the substrate is very efficient as it occurs at atmospheric pressure, and thus has a high collision frequency. Additionally, APCI considerably reduces the thermal decomposition of the analyte because of the rapid desolvation and vaporization of the droplets in the initial stages of the ionization. The ionization occurs in the gas phase, unlike ESI, where the ionization occurs in the liquid phase. A potential advantage of APCI is that it is possible to use a nonpolar solvent as a mobile phase solution, instead of a polar solvent, because the solvent and molecules of interest are converted to a gaseous state before reaching the corona discharge needle. Because APCI involves a gas phase chemistry, there is no need to use special conditions such as solvents, conductivity, pH for LC. APCI appears to be more versatile LC/MS interface and more compatible with reversed phase LC than ESI.
Қолдану
APCI жылу тұрақтылығы жоғары, молекулалық салмағы төмен және орташа (1500 Да-дан кем) және орташадан жоғары полярлылығы бар үлгілерге қолайлы. Бұл, әсіресе, электроспрейге жеткілікті полярлы емес заттарды талдау үшін тиімді. APCI қолданылатын салалар: дәрі-дәрмектер, полярлы емес липидтер, табиғи қосылыстар, пестицидтер және түрлі органикалық қосылыстарды талдау. Алайда, ол биополимерлерді, органометаллдарды, иондық қосылыстарды және басқа да тұрақсыз заттарды талдауда шектеулі мүмкіндіктерге ие.
APCI is suited for thermal stable samples with low to medium (less than 1500 Da) molecular weight, and medium to high polarity. It is particularly useful for analytes that are not sufficiently polar for electrospray. The application area of APCI is the analysis of drugs, nonpolar lipids, natural compounds, pesticides and various organic compounds, but it is of limited use in the analysis of biopolymers, organometallics, ionic compounds and other labile analytes.