Tentamen-Masspektrometri

Question 1

Matrix assisted laser desorbtion/ionization (MALDI) är en jonkälla som används i masspektrometri (MS) för analys av stora molekyler som tex proteiner.

a) Vilken funktion har matrisen i denna teknik? (2p)

Answer 1

Matrisen tar upp energin från laserstrålen och för över den till analyten som desorberas och joniseras.

Question 2

Matrix assisted laser desorbtion/ionization (MALDI) är en jonkälla som används i masspektrometri (MS) för analys av stora molekyler som tex proteiner.

b) Vilken annan jonkälla lämpar sig för denna typ av analyter? (1p)

Answer 2

ESI, electrospray.

Question 3

Matrix assisted laser desorbtion/ionization (MALDI) är en jonkälla som används i masspektrometri (MS) för analys av stora molekyler som tex proteiner.

c) MALDI kopplas ofta till analysatorn TOF. Förklara kortfattat hur denna fungerar. (2p)

Answer 3

Analyterna accelereras vid ingången till flygröret och flyger sedan opåverkade genom röret. Flygtiden mäts. Små flyger snabbare än stora.

Question 4

Matrix assisted laser desorbtion/ionization (MALDI) är en jonkälla som används i masspektrometri (MS) för analys av stora molekyler som tex proteiner.

d) De två jonkällorna Electron Impact (EI) och Chemical Ionization (CI) kompletterar varandra. Vilka är skillnaderna mellan dessa tekniker som gör att de kompletterar varandra (både i funktion och resulterande spektra)? (3p)

Answer 4

I EI joniseras analyterna direkt av en jonstråle men i CI används en hjälpgas som först joniseras. Jonernas energi blir därför högre vid EI och fragmenteringen större. Detta ger fler toppar vid lägre m/z. Med CI och EI tillsammans fås både fragmentering och molekylvikt.

Question 5

Matrix assisted laser desorbtion/ionization (MALDI) är en jonkälla som används i masspektrometri (MS) för analys av stora molekyler som tex proteiner.

e) Beskriv hur isotopeffekten kan vara till hjälp vid tolkning av spektra. Ta gärna ett specifikt element som exempel. (2p)

Answer 5

Tex: Brom har två isotoper (79 och 81) som förekommer i nästan lika delar i naturen. I ett spektrum ser man därför tydligt två lika stora toppar med ett mellanrum i m/z på 2.

Question 6

a) Du ska nu använda masspektrometri (MS) kopplat till det LC-system som du utvecklade i förra frågan. Vilken jonkälla och vilken massanalysator ska du använda? Motivera ditt svar! (4p)

Answer 6

Elektrospray (ESI) är bra då LC kopplas till MS eftersom lösningsmedlet försvinner. Tex quadropol som är billig och robust.

Question 7

Miljöskyddshandläggaren i XYZ-köping misstänker att det släpps ut förbjudna halter av vissa miljöfarliga ämnen ur en fabriksskorsten. Du får därför i uppgift att analysera utsläppen med GC-MS.
b) Vilken jonkälla och vilken massanalysator bör du använda. Motivera! (4p)

Answer 7

Electron impact (EI) som ger fragmentering som är bra för strukturbestämning ev kompletterat m chemical ionisation (CI) för att få molekyljon, magnetsektor som har hög upplösning för strukturbestämning.

Question 8

c) Hur kan du med hjälp av MS avgöra om någon utsläppt substans är klorerad eller bromerad? (2p)

Answer 8

Du kan se isotopfördelningen för ³⁵Cl och ³⁷Cl fördelat på 100 mot 32,5 och ⁷⁹Br och ⁸¹Br fördelat på 51 mot 49.

Question 9

a) I kromatografifråga a) ovan ska dioxiner analyseras. Detta är en stor grupp ämnen som
består av ämnen med olika antal kloratomer. På vilka sätt kan du mha masspektrometri få reda
på hur många kloratomer ett specifikt dioxin innehåller? (4p)

Answer 9

Du kan titta på molekyljonen och fragmenteringen. Du kan också titta på isotopmönstret
då det finns både ³⁵Cl och ³⁷Cl.

Question 10

b) Kromatografi kombineras ofta med masspektrometri för att få både separation och
identifiering av analyterna. Vilket är mest komplicerat att koppla till masspektrometri,
gaskromatografi eller vätskekromatografi? Varför? (2p)

Answer 10

Vätskekromatografi, då vätskan måste avlägsnas eftersom MS sker i vakuum.

Question 11

c) Med vilken teknik är det vanligast att lösa denna mer komplicerade koppling? Hur fungerar
denna teknik? Beskriv kortfattat. (3p)

Answer 11

c) Med elektrosprayjonisering. Provet som kommer från LC-kolonnen sprutas då ut genom en
smal spets och bildar en spray av små droppar. Dropparna blir laddade i ett spänningsfält och
krymper pga indunstning och delning innan de förs vidare in i MS.

Question 12

d) Vilken joniseringsteknik och vilken massanalysator är lämplig att använda om du vill
analysera riktigt stora molekyler som tex proteiner och DNA? (1p)

Answer 12

MALDI och TOF.

Question 13

I kromatografifrågan nämns GC-MS av aromatiska aminer.

a) Vilken jonkälla och vilken massanalysator bör användas i denna analys. Motivera svaret! (4p)

Answer 13

Jonkällan kan vara EI om kraftig fragmentering önskas eller CI om man vill få en större molekyljon. Magnetsektor kan användas för hög upplösning.

Question 14

I kromatografifrågan nämns GC-MS av aromatiska aminer.

b) Hur kan du se i masspektrumet att det är en amin? (1p)

Answer 14

Om ämnet innehåller ett kväve så har molekyljonen en ojämnt m/z-värde.

Question 15

I en annan del av kromatografifrågan nämns klorerade fenoler.

c) Hur kan du se i masspektrumet att ämnet innehåller klor? (1p)

Answer 15

Klor ger ett specifikt isotopmönster.

Question 16

d) Tiofanatmetyl som också tas upp kan analyseras med LC. Vilken jonkälla och vilken massanalysator bör då användas? Motivera svaret! (4p)

Answer 16

ESI (electrospray ionisation) är en lämplig jonkälla för att koppla LC till MS då vätskefasen elimineras. Massanalysatorn kan vara en quadropol som är liten, robust och relativt billig.

Question 17

a) I kromatografifrågan ovan nämns ett antal olika kemikalier. Ofta används masspektrometri vid analys av denna typ av prov. Vilken jonkälla och vilken massanalysator skulle vara lämpliga för att analysera formaldehyd (kromatografifråga 4b)) respektive ftalater (kromatografifråga 4e))? Utgå ifrån att du ska koppla ihop ditt kromatografisystem med MS. (Du behöver då inte längre den detektor du ursprungligen valde.) Motivera dina val! 6p

Answer 17

Formaldehyd – EI/CI och quadropol då analyten är i gasfas och ska identifieras och inte strukturbestämmas. Ftalater – ESI för koppling till LC, tex TOF då den inte har några storleksbegränsningar.

Question 18

b) I spektrumet för arylaminerna kommer du att se något som hjälper dig att konstatera att dina analyter är aminer. Vad är det och hur har du hjälp av det? 2p

Answer 18

Eftersom aminerna innehåller ett kväve kommer dessa att ge ett ojämnt masstal för molekyljonen.

Question 19

c) I spektrumet för de bromerade flamskyddsmedlen kommer du att se något (inte detsamma som i b)) som hjälper dig att identifiera dina analyter. Vad är det och på vilket sätt hjälper det dig? 2p

Answer 19

Brom har två isotoper (⁷⁹Br och ⁸¹Br) som kommer att ge ett isotopmönster med två lika stora toppar (med en skillnad på 2 i masstal) om jonen innehåller en bromatom och ett mer komplicerat mönster om det finns flera bromatomer.