Войти
Поперечное сечение камеры химической ионизации при атмосферном давлении Атмосферное давление химическая ионизация (APCI ) - это метод ионизации, используемый в масс-спектрометрии, который использует газофазные ион-молекулярные реакции при атмосферном давлении (10 Па)., обычно в сочетании с высокоэффективной жидкостной хроматографией (HPLC). APCI - это метод мягкой ионизации, аналогичный химической ионизации, при котором первичные ионы образуются в распыляемом растворителе. В основном APCI используется для полярных и относительно менее полярных термически стабильных соединений с молекулярной массой менее 1500 Да. Применение APCI с ВЭЖХ приобрело большую популярность при обнаружении микропримесей, таких как стероиды, пестициды, а также в фармакологии для метаболитов лекарственных средств.
Интерфейс химической ионизации при атмосферном давлении Типичный APCI обычно состоит из трех основных частей: a зонд распылителя, который может нагреваться до 350-500 ° C, область ионизации с помощью иглы коронного разряда и область переноса ионов при промежуточном давлении. Анализируемое вещество в растворе вводят из зонда с прямым впуском или элюата жидкостной хроматографии (ЖХ) в пневматический распылитель со скоростью потока 0,2–2,0 мл / мин. В нагретом распылителе аналит течет коаксиально с газом распылителя N 2, образуя туман из мелких капель. Благодаря сочетанию воздействия тепла и потока газа образовавшийся туман превращается в поток газа. Как только газовый поток попадает в область ионизации при атмосферном давлении, молекулы ионизируются в коронном разряде, потенциал которого на 2-3 кВ отличается от выходного противоэлектрода. Затем ионы пробы проходят через небольшой скиммер с отверстиями в зону переноса ионов. Ионы могут транспортироваться через дополнительный скиммер или ионно-фокусирующие линзы в масс-анализатор для последующего анализа массы.
Ионизация в газовой фазе с помощью APCI происходит в следующей последовательности: образец в растворе, пар образца и ионы образца. Выходящий из ВЭЖХ поток полностью испаряется. Затем смесь растворителя и паров образца ионизируется посредством ионно-молекулярной реакции.
Ионизация может проводиться в режиме положительной или отрицательной ионизации. В положительном режиме относительное сродство к протонам ионов-реагентов и молекул газообразного аналита позволяет либо перенос протона, либо аддукцию ионов газа-реагента с образованием ионов [M + H] молекулярных частиц. В отрицательном режиме ионы [M-H] образуются либо путем отрыва протонов, либо ионы [M + X] образуются путем присоединения анионов. Большая часть работ по анализу APCI-MS проводилась в положительном режиме.
В положительном режиме, когда разрядный ток коронного разряда составляет 1-5 мкА на распыляемом растворителе, молекулы газа N 2 возбуждаются и ионизируются, что дает N 4. Испаренная подвижная фаза ЖК действует как ионизирующий газ и ионы-реагенты. Если вода является единственным растворителем в испаренной подвижной фазе, возбужденные молекулярные ионы азота N 4 будут реагировать с молекулами H 2 O с образованием кластерных ионов воды H (H 2O)n. Затем молекулы аналита M протонируются кластерными ионами воды. Наконец, продукты ионизации MH (H 2O)mпереносятся из источника ионов атмосферного давления. Декластеризация (удаление молекул воды из протонированной молекулы аналита) MH (H 2O)mпроисходит в высоком вакууме масс-анализатора. Ионы молекул анализируемого вещества, обнаруживаемые с помощью МС, представляют собой [M + H]. Химические реакции процесса ионизации показаны ниже.
Образование первичных и вторичных ионов реагента в атмосфере азота в присутствии воды:
Ионизация продуктовых ионов:
Декластеризация в высоком вакууме масс-анализатора:
Если подвижная фаза содержит растворители с более высоким сродством к протонам, чем вода, перенос протона происходят реакции, которые приводят к протонированию растворителя с более высоким сродством к протонам. Например, когда присутствует метанольный растворитель, ионами кластерного растворителя будут CH 3OH2(H2O)n(CH 3 OH) m. Внутри источника APCI обычно не происходит фрагментация. Если наблюдается фрагментный ион образца, это означает, что на поверхности раздела нагретого распылителя произошло термическое разложение с последующей ионизацией продуктов разложения.
В отличие от химической ионизации, электроны, необходимые для первичной ионизации, не производятся нагретой нитью накала, так как нагретая нить не может использоваться в условиях атмосферного давления. Вместо этого ионизация должна происходить с использованием либо коронного разряда, либо излучателей β-частиц, которые являются источниками электронов, способными справляться с присутствием коррозионных или окисляющих газов.
Первая ионизация при атмосферном давлении Источник был разработан Хорнингом, Кэрроллом и их коллегами в 1970-х годах в Медицинском колледже Бейлора (Хьюстон, Техас). Первоначально фольга Ni использовалась как источник электронов для проведения ионизации. Позднее, в 1975 году, был разработан электрод коронного разряда, который имел больший динамический диапазон. APCI с электродом коронного разряда стал моделью для современных коммерчески доступных интерфейсов APCI.
APCI был применен к ГХ / МС и ЖХ / МС также группой Хорнинга в 1975 году. Аналит в элюате ЖХ испарился и ионизировался в блок с подогревом. Благодаря этому приложению были получены высокая чувствительность и простые масс-спектры. В последующие десятилетия связь APCI с ЖХ / МС стала известной и привлекла большое внимание. Внедрение APCI и LC-MS резко расширило роль масс-спектрометрии в фармацевтической промышленности в области разработки лекарств. Чувствительность APCI в сочетании с чувствительностью и специфичностью ЖХ / МС и жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии (ЖХ-МС / МС) делает его методом выбора для количественного определения лекарственных средств и их метаболитов.
Ионизация подложки очень эффективна, поскольку она происходит при атмосферном давлении и, следовательно, имеет высокую частоту столкновений. Кроме того, APCI значительно снижает термическое разложение аналита из-за быстрой десольватации и испарения капель на начальных этапах ионизации. Эта комбинация факторов чаще всего приводит к образованию ионов молекулярных частиц с меньшим количеством фрагментаций, чем многие другие методы ионизации, что делает его методом мягкой ионизации.
Еще одно преимущество использования APCI по сравнению с другими методами ионизации заключается в том, что он позволяет напрямую использовать высокие скорости потока, типичные для ВЭЖХ со стандартным отверстием (0,2–2,0 мл / мин), часто без отвода большей части объема в отходы. Кроме того, APCI часто может выполняться в модифицированном источнике ESI. Ионизация происходит в газовой фазе, в отличие от ESI, где ионизация происходит в жидкой фазе. Потенциальным преимуществом APCI является то, что можно использовать неполярный растворитель в качестве раствора подвижной фазы вместо полярного растворителя, потому что растворитель и представляющие интерес молекулы преобразуются в газообразное состояние до достижения иглы коронного разряда. Поскольку APCI включает в себя газовую химию, нет необходимости использовать специальные условия, такие как растворители, проводимость, pH для ЖХ. APCI оказался более универсальным интерфейсом ЖХ / МС и более совместимым с обращенно-фазовой ЖХ, чем ESI.
APCI подходит для термостабильных образцов с низким и средним (менее 1500 Да) молекулярная масса и полярность от средней до высокой. Область применения APCI - анализ лекарств, неполярных липидов, природных соединений, пестицидов и различных органических соединений, но ограничивается анализом биополимеров, металлоорганических соединений, ионных соединений и других лабильных аналитов.
