การวิเคราะห์โพลีเมอร์ธรรมชาติโดยใช้วิธี Pyrolysis-GCxGC-MS -

MStips ฉบับที่ 245

บทนำ

ฟิล์มเคลือบเงาของญี่ปุ่นที่เรียกว่า "อุรุชิ" เป็นโพลิเมอร์ธรรมชาติที่ใช้เป็นสีและกาวสำหรับเครื่องใช้ในการดำรงชีวิตและงานฝีมือมาประมาณ 8,000 ปี "อูรูชิ" มีโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งนักวิจัยพยายามทำความเข้าใจโดยใช้ระบบไพโรไลซิส-แก๊สโครมาโตกราฟ/แมสสเปกโตรมิเตอร์ (Py/GC/MS) เมื่อเร็วๆ นี้ เราได้พัฒนาระบบแก๊สโครมาโตกราฟี/เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลสารตามเวลาความละเอียดสูง (GC/HR-TOFMS) แบบใหม่ที่สามารถใช้สำหรับการวัดค่า GC (GCxGC) แบบสองมิติที่ครอบคลุม นอกจากนี้ เรายังได้พัฒนาแหล่งกำเนิดไอออนไอออนไนซ์/โฟโตไอออนไนซ์ (EI/PI) แบบผสมผสานที่ไม่เหมือนใครซึ่งสามารถใช้กับระบบ GC/HR-TOFMS นี้ ในงานนี้ เราวัดตัวอย่าง "Urushi" โดยใช้ระบบ Py/GCxGC/HR-TOFMS ที่ไม่เหมือนใครนี้ ร่วมกับแหล่งกำเนิดไอออน EI/PI แบบรวมใหม่ของเรา

ผลลัพธ์และการสนทนา

ในการศึกษานี้ เริ่มแรกเราตรวจสอบอุณหภูมิการสลายตัวด้วยความร้อนสำหรับฟิล์มแลคเกอร์ญี่ปุ่น Urushiols ถูกสังเกตเป็นองค์ประกอบหลักในฟิล์มแลคเกอร์ที่อุณหภูมิ 400°C อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบของการสลายตัวเนื่องจากความร้อนซึ่งบ่งชี้ฟิล์มแลคเกอร์ถูกสังเกตพบที่ระดับที่สูงกว่ามากที่ 500°C ด้วยเหตุนี้ เราจึงตัดสินใจใช้ 500°C เป็นอุณหภูมิการสลายตัวสำหรับการวัด GCxGC/EI และ GCxGC/PI
GCxGC เป็นเทคนิคการแยกสารด้วยโครมาโตกราฟีที่มีประสิทธิภาพซึ่งให้ทั้งการแยกสารที่มีจุดเดือดและสารที่มีขั้วพร้อมกันระหว่างการวัดในตัวอย่างเดียว เราตรวจพบส่วนประกอบหลัก "Urushiols" ทั้งในข้อมูล EI และ PI นอกจากนี้ เรายังสังเกตสารประกอบประมาณ 1,000 ชนิดในตัวอย่างแลคเกอร์โดยใช้ฟังก์ชันการค้นหาสูงสุดอัตโนมัติสำหรับข้อมูล GCxGC/EI นอกจากนี้ ข้อมูลนี้แสดงชุดสารประกอบที่สามารถระบุตัวได้ง่ายหลายชุด เช่น ไฮโดรคาร์บอน กรดคาร์บอกซิลิก คีโตนอะโรมาติก อัลคิลฟีนอล

ตารางที่ 1 เงื่อนไขการวัด
[เงื่อนไข Py-GCxGC-TOFMS]

System	JMS-T200GC (จอล)
อุณหภูมิไพโรไลซิส	500 ° C
โหมดไอออไนซ์	EI+: 70eV, 300μA PI+: ด₂ หลอดไฟ: 115 - 400 นาโนเมตร (10.8eV@115 นาโนเมตร)
คอลัมน์ GC	1^st: BPX5 (SGE), 30ม. x 0.25มม., 0.25μm 2^nd: BPX50 (SGE), 3ม. x 0.1มม., 0.1μm
ช่วงมอดูเลต	8sec
อุณหภูมิเตาอบ	50°C (1 นาที)->3C° /นาที->300°C (6 นาที)
อุณหภูมิขาเข้า	300 ° C
โหมดทางเข้า	แยก 50:1
เขาไหล	1.5mL/นาที (การไหลคงที่)
ม./ซ พิสัย	ม./ซ 35-650
ช่วงเวลาการบันทึก	EI: 50Hz, PI: 25Hz

ไอออนโครมาโตแกรมแบบแยก 2 มิติ (GCxGC EIC) ถูกสร้างขึ้นสำหรับ ม./ซ 123.044 (ค₇H₇O₂) ซึ่งเป็นแฟรกเมนต์ไอออนทั่วไปสำหรับอัลคิลแคทีคอล (RC₆H₃(โอ้)₂). 2D-EIC นี้ช่วยให้เราระบุสารประกอบสองชุดที่รวมถึง Alkyl catechols และ Alkyl orcinols ได้อย่างง่ายดาย ในการวิจัยที่ผ่านมา เฉพาะอัลคิลแคทีคอลที่มีความอิ่มตัว 3 อิ่มตัวเท่านั้นที่มุ่งเน้นในระหว่างการวิเคราะห์ในฐานะสารประกอบหลักในการสลายตัวด้วยความร้อนสำหรับฟิล์มแลคเกอร์ อัลคิลออร์ซินอลเป็นส่วนประกอบเล็กน้อยที่จะชะร่วมกับอัลคิลแคทีคอล 3 อิ่มตัวโดยใช้ 1D GC ปกติ ชุดสารประกอบเหล่านี้มีลักษณะของขั้วที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงถูกคั่นด้วย 2^nd คอลัมน์ GC ดังนั้น เทคนิค GCxGC ทำให้เราสามารถแยกสารประกอบที่มีลักษณะเฉพาะเหล่านี้ออกจากกันได้อย่างง่ายดาย
เรายังตรวจสอบสเปกตรัมมวล PI สำหรับส่วนประกอบหลัก ได้แก่ 3-Pentadecyl catechol และ 3-Pentadecenyl catechol สเปกตรัมมวล PI แสดงไอออนของโมเลกุลสำหรับสารประกอบหลายชนิดในตัวอย่าง PI เป็นวิธีการไอออไนเซชันที่นุ่มนวลกว่ามาก ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อรับข้อมูลไอออนของโมเลกุลสำหรับการวิเคราะห์สารประกอบเป้าหมาย

ระบบ Py/GCxGC/HRTOFMS สามารถแยก Alkyl catechols และ Alkyl phenols ซึ่งเป็นองค์ประกอบคุณลักษณะที่สำคัญสำหรับการวิจัยฟิล์มแลคเกอร์ได้อย่างง่ายดาย โดยใช้ 2D-EIC กับ fracture ion ทั่วไป
เราตรวจพบส่วนประกอบหลัก "Urushiols" ทั้งในข้อมูล EI และ PI และเราได้ความแม่นยำของมวลที่ยอดเยี่ยมสำหรับไอออนของโมเลกุลเหล่านั้นในข้อมูล EI/PI
PI เป็นเทคนิคไอออไนเซชันแบบอ่อนที่สามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์ไฮโดรคาร์บอนได้ เนื่องจากจะสร้างไอออนโมเลกุลสำหรับไฮโดรคาร์บอน