apci - unicamp

APCI Atmospheric Pressure Chemical Ionization

APCI: Mecanismo

Interface

Probe Movement

Corona Needle

Vaporizer

Compostos Orgânicos

Organometálicos

Intermediários neutros, transientes and lábeis : APCI !!

APCI

Características

• Injeção em solução

• Dessolvatação térmica

– Compostos termolábeis podem decompor

– Temperatura afeta muito o espectro

• Qualquer solvente pode ser utilizado

Acoplamento com LC

• Introdução em solução permite o

acoplamento com cromatógrafos

• Fluxo compatível (10 – 1000 µl)

• Solventes compatíveis c/ qualquer

cromatografia

Exemplos

Determinação de 27

drogas em 25 minutos !!

APPI

Atmospheric Pressure Photoionization

• Introdução de amostra por fluxo

líquido

• Uso de Uma lâmpada de UV para

PI

• “APCI” sem descarga corona

• Seletividade para vários

compostos (principalmente

Aromáticos / Apolares)

APPI: Mecanismo de Ionização

Lâmpadas de UV

E se hv ≤ IE ?

D = Dopante

S = Solvente

M = Analito

Principais Dopantes: Tolueno e Acetona

APPI: Mecanismos

APPI

benzo[a]pireno

APPI vs APCI

APPI favorece a ionização de compostos apolares e menos básicos

APPI: Influência do solvente

Hidrocarbonetos

• Não ionizam por APCI (nem por ESI ..)

• Possuem PA < solventes

Eletrospray John Fenn – 1989

Prêmio Nobel em Química 2002 !

Yamashita, M.; Fenn, J.B., J. Phys. Chem. 88 (1984) 4451.

Whitehouse, C.M.; Dreyer, R.N.; Yamashita, M.; Fenn, J.B., Anal. Chem. 57 (1985) 675.

Fenn, J.B.; Mann, M.; Meng, C.K.; Wong, S.F.; Whitehouse, C.M., Science 246 (1989) 64.

"Electrospray Ionization for Mass Spectrometry of Large Biomolecules,“

Whitehouse, C.M.; Dreyer, R.N.; Yamashita, M.; Fenn, J.B., Anal. Chem. 57 (1985) 675.

Cyclosporin A é um peptídeo

Eletrospray (ESI)

Solução

ÁCIDO

BASE

(HCOOH)

(NH4OH)

+

contra-íon ?

solvente ?

repulsão

eletrostática !

Fase Gasosa ?

ESI

— ESI

Princípios de ESI

ESI: Princípio Geral

Uma solução da amostra em pH ácido ou básico (ou

“neutra” de um sal) é submetida a um spray eletrolítico

sob pressão atmosférica. Um fino spray (aerosol) se

forma (cone de taylor) na presença de um alto campo

elétrico de +4000V (ou – 4000V). O contra-íon é

oxidado (ou reduzido) e formam-se gôtas com excesso

de carga positiva (ou negativa). O solvente evapora, e o

volume das gôtas é reduzido, e as gôtas se

subdividem. Eventualmente, devido a alta repulsão

entre os íons de mesma carga, ou se formam gôtas

contendo apenas um íon (modelo CRM) ou íons

evaporam (são “ejetados”) das gôtas para a fase gasosa

(modelo IEM de evaporação de íons).

Mecanismo de Dessorção

Nuvem de ESI

Sonda de ESI

ESI e NanoESI

ESI: Moléculas Orgânicas

ESI: Moléculas Orgânicas

Complexos Organometálicos

O

O

O

Ru

Ru

Ru

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

N

N

N N

903 904 905 906 907 908 909 910 911 912 913 914 915 916 917 918 919 920 921 922 923m/z0

100

%

913.0

912.0

911.0

910.0

909.0

908.0

907.0

906.0

905.0

904.0

914.0

915.0

916.0

918.0917.0

919.1

620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940m/z0

100

%

913.0

Polímeros

C9H19 O(CH2CH2O)n H

ESI Glu-Fibrinopeptídeo (1568.9) GFP

m/z50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

%

0

100

TEST4 7 (0.144) TOF MSMS 785.80ES+ 234785.46

GFP

m/z785 786 787 788

%

0

100

TEST4 7 (0.144) Sm (Mn, 2x3.00) TOF MSMS 785.80ES+ 204785.46

785.97

786.47

786.95

(1568.9 + 2 ) / 2 = 785.46

(1569.9 + 2 ) / 2 = 785.96

Íons Multicarregados:

Padrão Isotópico

+1 = 1/1 = 1.00

+2 = 1/2 = 0.50

+3 = 1/3 = 0.33

+4 = 1/4 = 0.25

Íons Multicarregados B-Gal 10 fm/uL

m/z560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680

%

0

100

hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 302671.41

567.38

567.63

668.70567.85

617.44

575.82

604.17576.81 587.29

626.92

653.41627.90

671.90

672.42

672.91

B-Gal 10 fm/uL

m/z567 568

%

0

100

hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 228567.38

567.12567.63

567.85

568.11

568.39

B-Gal 10 fm/uL

m/z668 669 670

%

0

100

hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 103668.70668.37

668.18667.36

669.04

669.37

669.68

670.10 670.38

B-Gal 10 fm/uL

m/z671 672 673 674

%

0

100

hilo08 83 (2.432) 1: TOF MS Survey ES+ 302671.41

671.90

672.42

672.91

673.40

ESI de Proteínas

(Macromoléculas)

teste

m/z650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

%

0

100

Mioglobina 891 (16.772) Cm (889:907) TOF MS ES+ 1.48e3804.9

768.3735.0

704.4

676.3

650.3

845.1

889.5

938.9

994.1

1056.1

1126.5

1206.9

Mioglobina: (16881 Da) : (16881 + 20) / 20 = 845.1

(16881 + 21) / 21 = 804.9

(16881 + 22) / 22 = 768.3

teste

m/z804 805 806

%

0

100

Mioglobina 891 (16.772) Cm (889:907) TOF MS ES+ 1.48e3804.9

(M + x) / x = m/z1

(M + x +1) / (x +1) = m/z2

ESI: Complexos

Urease da Helicobacter pylori

1.05 MDa !

ESI de Vírus

Intacto

Fatores

de ESI

Fatores de ESI

Fatores de ESI

50% CH3OH + 0.1% Ác. Acético

ESI ESI

ESI 5% ACN 50% ACN 95% ACN

1700V

1900V

2100V

2300V

2500V

3100V 30 µm Tip @ 500 nL/min

0.1% Formic Acid

Adutos com Cátions

MALDI

Ionização e Dessorção a LASER

Auxiliada por Matriz

Franz Hillenkamp

Michael Karas

Koichi Tanaka

MALDI: Princípio

ION FORMATION IN MALDI MASS SPECTROMETRY Renato Zenobi and

Richard Knochenmuss, Mass Spectrometry Reviews, 1998, 17, 337–366

MALDI: Princípio

Nuvem de plasma (Plume)

Mecanismo de Ionização

Energia do Laser UV ~ 4 eV

Mecanismo de Ionizção

• Ionização Multifotonica

• Interconversão térmica

• Dessorção de íons formados

• Reações íon-molécula

MALDI: Íons Monocarregados

10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000m/z0

100

%

Protmix 6 (0.102) Sm (Mn, 2x5.00); Sb (1,30.00 ); Cm (1:10) TOF LD+ 3.60e312417.97

17016.75

12630.54

24042.51

17224.64

MALDI: Sensibilidade

J Am Soc Mass Spectrom 2001, 12, 1055–1063

42 Zeptomols (25000 Moléculas) de substância P !!!

LASERS

Matrizes

MALDI: Características

• Forma íons monocarregados

• Sensível

• Rápido para amostras individuais

• Mais Tolerante a contaminantes

• Problemas com massa baixa

Ions Monocarregados

JOURNAL OF MASS SPECTROMETRY J. Mass Spectrom. 35, 1–12 (2000)

Polímeros

PEG 10KDa

Proteínas

?

MALDI – Resolução Espacial

MALDI – Resolução Espacial

MALDI - Resolução Espacial

Imageamento

por MALDI

Técnicas de Ionização

Ambiente

Técnicas de Ionização

Ambiente • Técnicas de ionização derivadas das

técnicas tradicionais que permitem a

análise de amostras sem preparo ou

separação

• DESI e DART são as duas principais (e as

primeiras) técnicas

• Uma enorme lista de métodos (> 80) já

foram descritas

Monge, María Eugenia; Harris, Glenn A.; Dwivedi, Prabha; Fernández, Facundo M. (2013). "Mass Spectrometry:

Recent Advances in Direct Open Air Surface Sampling/Ionization". Chemical Reviews 113 (4): 2269–2308

Desorption Electrospray Ionization

(DESI)

DESI - Fonte

DESI – Alcalóides de Flores

DESI – Carotenóides

Tomate

DESI – Carotenóides

DESI - Peptídeos

DESI - Proteínas

DESI - Fármacos

DESI - Explosivos

DESI - Imageamento

DART

• Direct Analysis in Real Time

• Desenvolvido pela JEOL

• Baseado na Ionização de Penning

• Método de Ionização em condição

ambiente

DART

Robert Cody

Ionização de Penning

Nitrogênio ou Neônio

Negativo

Hélio

DART

Explosivos

Alimentos

Fármacos & “Fármacos”

Urina

Plantas

Polímeros

Fungicidas

DART

• Análise ambiente

• Comparável à DESI

• Não há relatos de massas altas

Comparação

Comparação

Abrangência da Espectrometria de Massas

ESI APCI

MALDI

EI Polaridade

Ma

ssa

ESI