PHƯƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƯỢNG
7.3.2. X ác định nhiệt thăng hoa
H ìn h 7.9.
Sự tạo thành các giọt mù tích điện:
a- Kim phun;
b- Giọt mù đường kính 2 |am;
c- Khí nóng làm bốc hơi dung môi tạo thành các giọt nhỏ hơn, dẫn tới nổ điện tích.
H ìn h 7.10. D esolvat hoá các giọt tích điện:
a- ion chuyển vào pha khí; b- phần tích điện còn lại.
7 .4.2. Sự tạo th àn h ion [118]
Trong phương pháp API-M S, để pha m ẫu người ta thường dùng dung m ôi phân cực như m etanol, axetonitril... có chứa nước, đôi khi còn cho thêm các ion như Na+, NH4+, P 0 43 -. Vì vậy trong dung dịch mẫu và trong các giọt mù đã xảy ra sự ion hoá theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như phản ứng axit-bazơ:
R -N H2 + HA — A" + [R -N H 3]+ (kí hiệu [M + H D R -C O O H + B — BH+ + [R -C O O ]" (kí hiệu [M -H ]") hoặc kết hợp ion vào phân tử trung hoà:
M + N a+ —>• [M +N a]+
M + N H 4+ — ► [M +N H 4r
Đối với phức chất còn xảy ra các phản ứng thường thấy trong dung dịch được xúc tiến bởi nhiệt do khí nitơ nóng đưa vào, như phản ứng thay th ế phối tử bời dung môi hoặc bởi các tiểu phân khác có mặt trong dung dịch, phản ứng thuỷ phân, phản
ứng thay thế cẩu ngoại, phản ứng tạo phức đa nhân...
Ở pha khí cũng xảy ra các phản ứng tạo thành ion. Người ta gọi đó là sự ion hoá hoá học ở áp suất khí quyển (Atmospheric Pressure Chem ical Ionization viết tắt là APCI). APCI bao gổm phản ứng chuyển proton và sự chuyển điện tích. Phản ứng chuyển proton liên quan tới lực axit-bazơ ở pha khí. Những chất có ái lực thấp với proton thường bị m ất proton hoặc tạo thành ion cộng hợp, chẳng hạn như [M + N H J+.
Những chất có ái lực với proton cao hơn so với dung môi thì thường chiếm proton của sản phẩm proton hoá dung môi:
B + [Solvent + H ]+ [B + H ]+ + Solvent
Sự ion hoá hoá học còn xảy ra nhờ chính khí nitơ đưa vào để làm bốc hơi dung môi và điện trường cao ( - 4000 V). Quá trình chuyển điện tích và chuyển proton xảy ra như sau:
N2 + e" N2+* + 2 t N2+> + 2N2 + e- - ^ N4+’ + N2
N 4+’ + H20 -*► H20 + 2N2 H20 +- + H20 ^ H , 0 + + H O ' M + I Ị ,0 + —► [M+H]+ + H20
Đối với phức chất còn xảy ra các phản ứng tách nước phối trí, tách phối tử bởi nhiệt (nhiệt do khí nitơ nóng đưa vào), đứt cầu nối...
Do những phản ứng trong dung dịch cũng như ở pha khí, cuối cùng ta thu dược các cation và cả các anion với số khối lớn hơn 1 đơn vị ( ion [M +H ]+), nhỏ hơn 1 đơn vị ( ion [M -H ]~). Đồng thời cũng thu được các ion lớn hơn nhiều đơn vị khối lượng (do cộng thêm cation như [M +Na]+ , [M+NH4] \ do th ế phối tử nhẹ hơn bằng phối tử lớn hơn, do tạo thành phức đa nhân,...) hoặc nhỏ hon nhiều đơn vị khối lượng (do phản ứng nhiệt phân, phản ứng thay thế phối tử nặng hơn bằng phối tử nhẹ hơn,...). Chính những phản ứng phức tạp trên đã gây khó khăn cho việc phân tích phổ API MS của các phức chất.
Bằng cách thay đổi trường điện từ, người ta hướng hoặc các ion dương, hoặc các ion âm tới bộ phận phân tách theo giá trị m/z và ghi phổ khối lượng của chúng.
Phổ của các ion dương được k í hiệu là +MS, phổ của các ion âm được kí hiệu là -M S . ở hình 7.11 trình bày phần phổ +MS có chứa pic [M +H ]+ và phần phổ -M S có chứa pic [M -H ]“ của cùng m ột chất.
ở hình 7.11, cả phổ +MS và -M S đều cho thấy hợp chất nghiên cứu có phân tử khối là 299 đvC, tuy nhiên sự phân mảnh của cation [M +H ]+ thì khác hẳn sự phân mảnh của anion [M -H ]- .
ô10đ
10
♦Us, 23 r S D t)
3000
500 m/1
H ìn h 7.11. Phổ +MS (bên trái) và phổ -M S (bên phải) của cùng một hợp chất.
Trên phổ +MS của K [PtC l3(Safrole)] (M min = 500, do chúng tôi tổng hợp và nghiên cứu [64]) ở hình 7.12, chúng tôi nhận thấy không những đã tạo ra ion [M +K]+
(cụm chứa pic m/z = 540,8) mà cả ion [M +2K ]+ (cụm chứa pic m /z = 583,9). Cần chú ý rằng Pt có 4 đồng vị thấy được, còn biểu hiện của tổ hợp C l3 thì cho 4 vạch cách nhau 2 đơn vị m/z (hình 7.3), vì vậy những pic có giá trị m /z khác nhau vài đơn vị trong cùng cụm pic của các ion trên cũng vẫn ứng với các ion có cùng thành phần nguyên tố (nhưng với các đồng vị khác nhau) .
Intens
X106 6
0J
H ìn h 7.12. Phổ +MS của K [PtC l3(Safrole)].
■nfz
Như trên đã thấy, do có nhiều phản ứng ở trong dung dịch cũng như ờ pha khí nên API đã tạo ra khá nhiểu ion có điện tích và số khối khác nhau và khác hẳn so với phân tử khối của chất đầu. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để tách biệt và ghi được phổ của một ion cần theo dõi cùng với sự phân mảnh của nó.
Người ta giải quyết vấn đề đó nhờ một bộ phận gọi là bẫy ion. Ở bẫy ion, bằng cách thay đổi điện áp, tần số sóng rađio và đưa thêm khí He vào, người ta tích luỹ và cô lập được ion quan tâm rồi phân mảnh chúng nhờ điện th ế bổ sung và nhờ sự va chạm với He. Ion quan tâm và các ion mảnh sinh ra từ nó được chuyển sang detector để ghi phổ.
Nhờ sử dụng bẫy ion người ta đã ghi được các phổ MSn với n là số lần cô lập cộng số lần phân m ảnh trừ đi 1, như chỉ ra ở hình 7.13.