การวิเคราะห์โพลีเอทิลีนอิมีนโดยใช้การดูดซับภาคสนาม (FD) ของ JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha

บทนำ

Field Desorption (FD) เป็นวิธีการไอออไนเซชันที่ใช้เอฟเฟกต์การขุดอุโมงค์ในสนามไฟฟ้าสูงที่สร้างขึ้นระหว่างตัวปล่อยที่เคลือบด้วยตัวอย่างและอิเล็กโทรดที่ใช้ไฟฟ้าแรงสูง รู้จักกันในชื่อวิธีการไอออไนเซชันแบบอ่อนที่ให้ข้อมูลน้ำหนักโมเลกุลเท่านั้น เนื่องจากพลังงานภายในที่มอบให้กับตัวอย่างในระหว่างการไอออไนเซชันต่ำและไม่น่าจะเกิดการแตกเป็นชิ้น ในการวัด FD ตัวปล่อยที่เคลือบตัวอย่างจะถูกป้อนโดยตรงไปยังแหล่งไอออนโดยใช้โพรบเฉพาะ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะวัดสารประกอบที่ระเหยยาก สารประกอบเชิงขั้ว สารประกอบที่ไม่เสถียรทางความร้อน ฯลฯ ซึ่งวัดด้วย GC-MS ได้ยาก การรวมกันของ FD และแมสสเปกโตรมิเตอร์ตามเวลาการบิน (TOFMS) ช่วยให้สามารถคำนวณสูตรโมเลกุลของสารประกอบที่วัดได้ ภาพรวมของ FD และเทคนิคการสุ่มตัวอย่างในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลโครมาโตกราฟีแบบเวลาบิน JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-อัลฟ่า อธิบายไว้ใน MSTips หมายเลข 355 และ MSTips หมายเลข 403.

ใน MSTips นี้ เรารายงานผลการวิเคราะห์ของโพลีเอทิลีนไอมีน (PEI) ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งมีเอมีนจำนวนมากในโครงสร้าง โดยใช้ FD ของ JMS-T2000GC

การทดลอง

ใช้โพลีเอทิลีนไอมีน (PEI) ที่มีจำหน่ายทั่วไปเป็นตัวอย่าง (รูปที่ 1) PEI ถูกเตรียมจนถึง 10 มิลลิกรัม/มิลลิลิตรโดยใช้เมทานอล จากนั้น ตัวอย่างนี้ 2 μL ถูกนำไปใช้กับตัวปล่อย FI สำหรับการวัด มีการใช้สเปกโตรมิเตอร์มวลโครมาโตกราฟีตามเวลาการบิน JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha สำหรับการตรวจวัด มีการใช้แหล่งกำเนิดไอออนแบบรวม EI/FI/FD และใช้ FD เป็นวิธีไอออไนเซชัน เงื่อนไขการวัดโดยละเอียดอื่นๆ แสดงอยู่ในตารางที่ 1 ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์โพลีเมอร์ "msRepeatFinder" ใช้สำหรับการวิเคราะห์ Kendrick Mass Defect (KMD)

รูปที่ 1 สูตรโครงสร้างของ PEI

ตารางที่ 1 เงื่อนไขการวัด

เงื่อนไข MS
สเปกโตรมิเตอร์	JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha (JEOL Ltd.)
แหล่งไอออน	แหล่งกำเนิดไอออนแบบผสม EI/FI/FD
การทำให้เป็นละออง	FD+ (แรงดันแคโทด: -10 kV, กระแสอิมิตเตอร์: 0 mA → 51.2 mA/นาที →50 mA)
ช่วงมวล	ม./ซ 50 - 3,200

ผลสอบ

รูปที่ 2 แสดง TICC สำหรับการวัดนี้ ตรวจพบจุดสูงสุดหนึ่งอันที่ได้มาจาก PEI รูปที่ 3 แสดงสเปกตรัมมวลที่สร้างขึ้น ณ ตำแหน่งที่ระบุด้วยลูกศรสีน้ำเงินบน TICC ในสเปกตรัมมวล พบกลุ่มพีคบางกลุ่มที่มีช่วงห่าง 43 u จากการวัดมวลที่แม่นยำ ค่านี้ประมาณได้ว่าคือค่า C₂H₅N ของหน่วยโมโนเมอร์ของ PEI

รูปที่ 2 โครมาโตกราฟีกระแสไอออนรวม

รูปที่ 3 สเปกตรัมมวลของ PEI

รูปที่ 4 คือการขยายสเปกตรัมมวลไปสู่พล็อต KMD โดยใช้ msRepeatFinder (หน่วยฐาน: C₂H₅ญ) โครงเรื่อง KMD ยืนยันซีรีส์สี่เรื่อง (ซีรีส์ A, B, C และ D) โดยมีกลุ่มตอนจบที่แตกต่างกัน ตารางที่ 2 แสดงผลการประมาณโครงสร้างของกลุ่มปลายของอนุกรม A (สีน้ำเงิน) และซีรีส์ B (สีแดง) ซึ่งเป็นอนุกรมหลักที่มีการตรวจพบอย่างมากในสเปกตรัมมวล ซีรีส์ A ที่ถูกสังเกตมากที่สุดได้รับการแนะนำให้มีกลุ่มปลายของ H และ NH₂ตามลำดับ นอกจากนี้ยังแนะนำว่าซีรีส์ B มีโครงสร้างแบบวงกลม รูปที่ 5 แสดงผลลัพธ์โดยประมาณขององค์ประกอบองค์ประกอบสำหรับ 20mer (ม./ซ 878.87853) ในชุด A จากผลลัพธ์นี้ พบว่าตรวจพบไอออนของโพลีเอทิลีนไอมีนที่มีโปรตอน ความคลาดเคลื่อนมวลนี้ประมาณว่าอยู่ที่ 0.72 mDa ซึ่งถือว่าคุ้มค่ามาก นอกจากนี้ องค์ประกอบธาตุของซีรีส์ C ประมาณว่ามีอะตอมไฮโดรเจน XNUMX อะตอมน้อยกว่าองค์ประกอบของซีรีส์ B และซีรีส์ D ประมาณว่ามีอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่า XNUMX อะตอม ซีรีย์เหล่านี้ถือเป็นโครงสร้างซีรีย์ B ที่มีโครงสร้างไซคลิกเพิ่มเติมหนึ่งหรือสองโครงสร้างหรือพันธะคู่ขั้วต่อ
ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าแม้แต่โพลีเอทิลีนไอมีน ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีเอมีนจำนวนมาก และไอออนที่มีข้อมูลน้ำหนักโมเลกุล เช่น [M+H]⁺ สามารถสังเกตได้โดย FD และสามารถคำนวณสูตรองค์ประกอบได้อย่างง่ายดาย

รูปที่ 4 สเปกตรัมมวลและพล็อต KMD

ตารางที่ 2 ผลลัพธ์โครงสร้างโดยประมาณของกลุ่มสุดท้าย

รูป 5

รูปที่ 5 องค์ประกอบองค์ประกอบผลลัพธ์โดยประมาณของ 20mer ในซีรีส์ A

สรุป

ใน MSTips นี้ เราได้รายงานผลการวิเคราะห์ของโพลีเมอร์ PEI ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งมีเอมีนจำนวนมากในโครงสร้าง โดยใช้ FD ของ JMS-T2000GC จากผลการวิเคราะห์ยืนยันว่าสามารถสังเกตโมเลกุลโปรตอนที่เกี่ยวข้องกับน้ำหนักโมเลกุลได้ และสามารถรับมวลที่แม่นยำด้วยความแม่นยำที่ดี นอกจากนี้ พล็อต KMD ใน msRepeatFinder ยังช่วยให้เราเห็นภาพซีรีส์ที่มีกลุ่มตอนจบที่แตกต่างกันได้อย่างง่ายดาย ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่า FD มีประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์วัสดุโพลีเมอร์

PDF (420.3 KB)