мсрепеатфандер
Программное обеспечение для анализа полимеров

Полное программное обеспечение для анализа полимеров !!

Визуализирует сложные масс-спектральные данные и ускоряет обмен информацией!

Особенности

Анализ дефекта массы Кендрика (KMD) и его применение к синтетическим полимерам

Анализ дефекта массы Кендрика (KMD) - это метод, предложенный Эдвардом Кендриком в 1963 году. ^[1] который до сих пор используется в нефтехимической области. В масс-спектрометрии точная масса, полученная с помощью масс-спектрометра высокого разрешения, использует систему единиц с массой ¹²C составляет 12.0000 ед., а масса Кендрика (KM) использует систему единиц CH.₂ = 14.00000. Можно классифицировать пики масс-спектра чрезвычайно сложной смеси, состоящей в основном из углеводородов, такой как сырая нефть, по степени ненасыщенности углеводородов и наличию или отсутствию гетероатомов.

Национальному институту передовых промышленных наук и технологий (AIST) и JEOL Ltd. удалось применить принцип метода дефекта массы Кендрика к анализу масс-спектров высокого разрешения полимеров. ^[2]. В этом случае KM определяется так, чтобы точная масса мономера, являющегося повторяющимся звеном, была целым числом. Создание графика дефекта массы Кендрика (KMD) позволяет визуализировать типы и количество полимеров в сложных масс-спектрах без присвоения отдельных пиков масс-спектра. Недавно в качестве родственных технологий были предложены метод КМД на основе фракций, метод остатка КМ и т. д., которые можно применять для анализа полимеров в широком диапазоне масс и для структурного анализа полимеров с помощью МС/МС. Эти технологии KMD не только сокращают время, необходимое для анализа полимеров, но и облегчают обмен информацией.

[1] Э. Кендрик, Анал. хим. (1963) 35, 2146–2154.
[2] Х. Сато и др. al, Дж. Ам. соц. Масс-спектр. (2014) 25, 1346-1355

Как полимеры появляются на участке КМД

Понимание того, как полимеры выглядят на графиках KMD и KMR (остаточная масса Кендрика), облегчит анализ. Горизонтальная ось графика KMD представляет собой целую часть KM или номинальный KM, а вертикальная ось представляет собой KMD, представляющий собой разницу между номинальным KM и KM. В анализе KMD сначала необходимо установить один мономер. Пики масс-спектра полимера, состоящего из этого мономера, выровнены параллельно горизонтальной оси на графике KMD. Поскольку значение КМД зависит от концевой группы, в случае смешанного образца гомополимеров с разными концевыми группами могут наблюдаться множественные ряды, расположенные горизонтально вдоль оси абсцисс. Графики КМР можно использовать для смесей гомологичных полимеров с разными концевыми группами. Горизонтальная ось представляет собой остаток от номинального KM, деленного на номинальную массу мономера. Полимеры с одной и той же концевой группой агрегируются в одной точке, а гомополимеры с разными концевыми группами, которые трудно различить на графике КМД, легко идентифицируются.

участок КМД

Ряд, состоящий из указанных мономеров, выстроен параллельно горизонтальной оси.
Визуализация типа полимера / молекулярно-массового распределения.

Участок КМР

Ряд, состоящий из одинаковых мономеров и концевых групп, агрегируется в одну точку.
Ряды, которые трудно разделить с помощью графика KMD, могут быть идентифицированы.
Поскольку молекулярно-массовое распределение невозможно визуализировать, оно используется в сочетании с графиком KMD.

Полимеры, состоящие из мономеров, отличных от указанного мономера, легко идентифицировать, поскольку они расположены диагональными прямыми линиями на графике КМД. Для сополимера, например, в случае бинарной системы составляющие звенья составляют мономеры двух типов. Если один из них указан, то распределение будет параллельно горизонтальной оси, а распределение другого мономера будет расположено по диагонали. Поскольку у каждого мономера есть распределение, оно визуализируется на графике KMD в виде сетки параллелограммов.

Для смеси различных видов полимеров

Когда указывается определенный мономер, полимеры, состоящие из этого мономера, выстраиваются параллельно горизонтальной оси, а другие полимеры выстраиваются по диагонали.

Для бинарных сополимеров

Поскольку каждый из двух мономеров имеет распределение, формируется сетчатый узор.

Анализ концевых групп полимеров с использованием MALDI-TOFMS с высоким разрешением по массе

Применяя msRepeatFinder к масс-спектру, измеренному MALDI-TOFMS со сверхвысоким массовым разрешением, серии JMS-S3000 SpiralTOF™, можно разделить и сгруппировать смеси гомополимеров с разными концевыми группами. Также возможен поиск и группировка точек на графике КМД путем указания состава концевых групп. Относительная интенсивность ионов и значения полимерного индекса рассчитываются для сгруппированного ряда, как показано в таблице.
В приведенном ниже примере график KMD показывает, что существует как минимум четыре серии с разными концевыми группами. Используя график KMR (остаток массы Кендрика), можно подтвердить, что на самом деле существует пять серий.

Масс-спектр MALDI, график KMD и график KMR смеси полиэтиленоксида с разными концевыми группами

Выяснение структур концевых групп на основе точного измерения массы с использованием MALDI-TOFMS со сверхвысоким разрешением по массе и измерения МС/МС (масс-спектр дочерних ионов)

msRepeatFinder может определить элементный состав ионов по измеренной точной массе. Показан результат, полученный для элементного состава концевой группы для группы ④. Четыре кандидата имеют одинаковый элементный состав, но разную степень полимеризации. Информация, полученная из масс-спектра ионов-продуктов, используется для сужения списка кандидатов. Когда пик в м / г 23 наблюдается в масс-спектре ионов-продуктов, ион-предшественник распознается как ион аддукта Na. Характерные нейтральные потери указывают на то, что размер одной концевой группы составляет около 254 мкм, тогда как размер другой группы относительно мал. В результате мы могли оценить, что именно оксид полиэтилена имеет концевую группу C₁₈H₃₇/ОЙ.

Масс-спектр ионов-продуктов и график РКМ группы ④

Деизотоп

Анализ сополимеров с использованием MALDI-TOFMS высокого разрешения

Важно использовать высокое разрешение по массе для анализа сополимеров, которые состоят из двух или более видов мономера. MALDI-TOFMS со сверхвысоким разрешением по массе может разделить множество пиков изобарных ионов (которые имеют одинаковую номинальную массу, но разную точную массу) на масс-спектре. Поскольку масс-спектры сополимеров сложны, нецелесообразно относить пики один за другим. Анализ KMD с использованием msRepeatFinder позволяет визуализировать распределение видов полимеров. Ниже приведен пример анализа блок-сополимера ЭО-ПО. Увеличенный масс-спектр показывает, что пики, расстояние между которыми менее 0.03 мкм, четко разделены благодаря высокому разрешению по массе. При визуализации масс-спектра с использованием графика КМД (базовая единица: PO) видна решетка, отражающая распределение PO по горизонтальной оси и распределение EO по диагонали.
Кроме того, графики Fraction Base KMD обеспечивают более четкую визуализацию серии полимеров, чем обычные графики KMD.

Масс-спектр блок-сополимера ЭО-ПО

График KMD (слева) / График KMD на основе дроби (справа)

Из рисунка на графике КМД можно узнать соотношение двух мономеров, содержащихся в бинарном сополимере, или разницу в процессе синтеза сополимеров. Ниже представлены масс-спектры и графики КМД (базовая единица: ПО) двух сополимеров ЭО-ПО с примерно одинаковыми средними молекулярными массами. Небольшое количество гомополимера PO было обнаружено на масс-спектре и графике KMD блок-сополимера PO-EO-PO. Это считается одним из доказательств того, что этот образец является блок-сополимером, поскольку остаточные гомополимеры ЭО или ПО в случайно полимеризованных сополимерах ЭО-ПО маловероятны, учитывая процесс синтеза сополимеров.

С другой стороны, для статистического сополимера ЭО-ПО график KMD показывает, что численное распределение мономеров ЭО является широким. Кроме того, путем указания концевых групп можно построить график DP (степень полимеризации) и рассчитать молярное соотношение и весовое соотношение ЭО и ПО. Массовое соотношение блок-сополимеров ПО-ЭО-ПО хорошо согласуется с опубликованными значениями. Можно оценить соотношение ЭО/ПО в композиции статистического сополимера ЭО/ПО, соотношение ЭО/ПО которого не раскрыто.

Масс-спектры статистического сополимера ЭО-ПО и блок-сополимера ПО-ЭО-ПО

Наложенный график KMD статистического сополимера ЭО-ПО и блок-сополимера ПО-ЭО-ПО

График DP статистического сополимера ЭО-ПО

Молярное соотношение %		Весовое соотношение %
EO	PO	EO	PO
79.8	20.2	75.0	25.0

График DP блок-сополимера ЭО-ПО

Молярное соотношение %		Весовое соотношение %
EO	PO	EO	PO
46.8	53.2	40.1	59.9

Дифференциальный анализ 2-х образцов полимера

Дифференциальный анализ концевых групп и молекулярно-массовых распределений образцов полимеров очень важен для проверки деградации образца, различий между производственными партиями и различий в процессах синтеза. msRepeatFinder (дополнительно) может выполнять дифференциальный анализ двух образцов. Ниже приведен пример приложения, используемого для анализа разложения полиэтилентерефталата. Внизу слева показан масс-спектр до и после деградации. До деградации циклические олигомеры и после деградации серии, содержащие концевые группы СООН/СООН, наблюдались в качестве основных компонентов, соответственно. При проведении дифференциального анализа каждый образец измеряли трижды. Внизу справа результат дифференциального анализа, показанный на графиках KMD. Красным цветом показаны более сильные пики до деградации, а зеленым — более сильные пики после деградации. Кроме того, можно создать вулканический график для подтверждения компонентов, которые различаются со статистической значимостью между двумя образцами.

Масс-спектры образцов ПЭТФ до и после разложения

График KMD результатов дифференциального анализа

Вулканический график результатов дифференциального анализа

Идентификация добавок в полимерах методом ФД (полевой десорбции)

Функция поиска по списку соединений ищет соединения, перечисленные в списке соединений, используя точную массу и структуру изотопов. Включен список из около 400 широко используемых полимерных добавок. В приведенном ниже примере показаны результаты поиска полимерных добавок по масс-спектру FD растворяющего экстракта коммерческого полипропиленового продукта, измеренному с использованием JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha. Были обнаружены антипирен (№ CAS 21850-44-2) и антиоксидант (№ CAS 6683-19-8).
Список соединений может быть создан пользователем на основе молекулярной формулы и некоторого идентификатора (название соединения, номер CAS и т. д.) соединения, подлежащего поиску.

Анализ сырой нефти с помощью анализа FD и KMD/анализа группового типа

msRepeatFinder также применим к KMD и групповым анализам углеводородов. Ниже представлен масс-спектр FD и график KMD сырой нефти, измеренные с использованием JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha, ГХ-TOFMS высокого разрешения, оснащенного комбинированным источником ионов EI/FI/FD. Визуализируя ряды углеводородов с разной степенью ненасыщенности, каждый ряд можно легко сгруппировать, и для каждого ряда автоматически рассчитываются следующие показатели.

• Сумма интенсивностей

• Среднечисленная молекулярная масса

• Средневесовая молекулярная масса

После визуализации масс-спектра на графике КМД можно провести подробный групповой анализ.

функции

• Импорт списков пиков (до 10 списков одновременно)
• Деизотоп
• Отображение центроидального (гистограммного) масс-спектра
• участок КМД
• Графики базы фракций KMD
• Участки КМР
• Остаток участка КМ (РКМ)
• Расчетные окружности концевых групп гомополимера (на графиках КМР)
• Поиск серии полимеров
  • Поиск гомополимерного ряда и расчет средней молекулярной массы (масса/степень полимеризации) и полидисперсности (масса/степень полимеризации)
  • Найдите бинарный сополимер, создайте график DP (степень полимеризации) и рассчитайте молярно-массовое соотношение двух мономеров.
• группирование
  • Группы с цветовой кодировкой
  • Включить/выключить отображение групп серий полимеров
  • Расчет средней молекулярной массы/полидисперсности групп
  • Относительная интенсивность ионов каждой группы по отношению к сумме интенсивностей ионов всех групп
• Определение элементного состава
  • Определение элементного состава мономеров и концевых групп
  • Сохранение истории определения элементного состава
• Дифференциальный анализ между двумя образцами
• Поиск по списку соединений, поиск элементного состава, определение элементного состава отдельного компонента
• Фильтрация шума с помощью машинного обучения (для данных, полученных с помощью JMS-S3000)

Замечания

• Формат ввода списка пиков: m/z и интенсивность ионов.

• Эффективность обработанных результатов определяется массовой точностью предоставленных списков пиков.

Эта программа работает на Microsoft^® Windows^® 10 Pro (64-разрядная версия) или Windows® 11 Pro (64-разрядная версия).
Для ПК рекомендуется MS-57071PCE или его аналог.
Microsoft, Windows, PowerPoint и Microsoft Office являются зарегистрированными товарными знаками или товарными знаками корпорации Microsoft в США и других странах.
Microsoft Word — это название продукта корпорации Microsoft.

Интервью

ИНТЕРВЬЮ 11
Хочу сделать полимер видимым

Хироаки Сато: доктор технических наук
Заместитель директора, Научно-исследовательский институт устойчивой химии, Национальный институт передовых промышленных наук и технологий (AIST)

Уже тридцать лет доктор Сато идет нога в ногу с эволюцией масс-спектрометра. По максимуму используя возможности этого инструмента, он проливает свет на то, что происходит в мире макромолекул. Методики измерений, созданные благодаря его знаниям, вот-вот дадут толчок химической промышленности.

Скачать буклет

Программное обеспечение для анализа полимеров msRepeatFinder

Приложения

Приложение msRepeatFinder

Применение DART: структурный анализ концевых групп полифениленсульфида методом термической десорбции/пиролиза DART-TOFMS

Анализ полимерных материалов с помощью масс-спектрометров JEOL - Руководство -

Коллекция масс-спектров полимеров серии JMS-S3000 SpiralTOF™

Применение MALDI: структурный анализ анионных поверхностно-активных веществ в режиме отрицательных ионов MALDI с использованием «SpiralTOF™-plus».

Применение MALDI и GC-QMS: Анализ деградированного полиметилметакрилата с помощью УФ-облучения с использованием MALDI-TOFMS высокого разрешения и пиролиз-GC-QMS.

Применение MALDI и GC-QMS: анализ деградированного полистирола с помощью УФ-облучения с использованием MALDI-TOFMS высокого разрешения и пиролиз-GC-QMS.

JMS-S3000 SpiralTOF™ Series Блокнот для полимеров, материалов и химии

Применение MALDI: структурный анализ полиэтилентерефталата, сочетающий метод щелочной деградации на пластинах и тандемную времяпролетную масс-спектрометрию.

Приложение MALDI: Графики KMD «Основа фракций» для высокомолекулярного поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата) сополиэфира после его щелочной деградации на пластине и анализа SpiralTOF™

Приложение MALDI: «Основные фракции» графики KMD для высокомолекулярного поли(3-гидроксибутирата) сложного полиэфира после его щелочной деградации на пластине и анализа SpiralTOF™.

Связанные товары

JMS-T2000GC Высокопроизводительный газовый хроматограф AccuTOF™ GC-Alpha — времяпролетный масс-спектрометр
Альфа — новое начало

Альфа перенесет вас в новый мир масс-спектрометрии. Представляем JMS-T2000GC «AccuTOF™ GC-Alpha», новейший ГХ-МС с превосходными характеристиками и простотой эксплуатации.

Нажмите кнопку «повторить» в поле выше, и фильм начнется (на 4 минуты).

MALDI: времяпролетный масс-спектрометр JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 2.0 с матричной лазерной десорбцией/ионизацией

JMS-S3000 — это MALDI-TOFMS*, в котором используется инновационная ионная оптика SpiralTOF. JMS-S3000 превратился в SpiralTOF™-plus 2.0 с гораздо более широким динамическим диапазоном. JMS-S3000 определяет новый стандарт производительности MALDI-TOFMS и предоставляет самые современные аналитические решения для широкого спектра областей исследований, таких как функциональные синтетические полимеры, материаловедение и биомолекулы.*Матричная лазерная десорбция/ Ионизационный времяпролетный масс-спектрометр※Времяпролетный масс-спектрометр с матричной лазерной десорбцией/ионизацией

◆ При нажатии на кнопку воспроизведения запускается видео (около 4 минут).

ЖХ-МС, DART™: JMS-T100LP AccuTOF™ LC-Express Времяпролетный масс-спектрометр высокого разрешения с ионизацией при атмосферном давлении

AccuTOF™ LC-Express — это четвертое поколение успешной серии AccuTOF™ LC, надежного и простого в обслуживании, высокопроизводительного масс-спектрометра, обеспечивающего высокую производительность при использовании нескольких методов ионизации. Уникальная технология ионизации JEOL DART™ (Direct Анализ в режиме реального времени) может быстро предоставить точную информацию о массах. Также легко заменить источник ионов на источник ионизации электрораспылением (ESI) для работы ЖХ/МС или на источник ионизации ColdSpray (CSI). Таким образом, AccuTOF™ LC-Express может удовлетворить разнообразные исследовательские потребности в области органической химии и материаловедения.

DART™ (прямой анализ в режиме реального времени)

DART™ (прямой анализ в реальном времени) — это новый источник ионов, который может анализировать образцы в различных состояниях и формах без какой-либо подготовки образца.

Система масс-спектрометрической визуализации JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 2.0

◆Нажмите кнопку воспроизведения в поле выше, чтобы посмотреть видео. (2 мин.)◆

Приложения, показанные в фильме:

Распределение липидов (фосфолипидов и жирных кислот) в тканях рака щитовидной железы

Визуализация масс-спектрометрии на смешанной проводящей/непроводящей подложке с использованием JMS-S3000 SpiralTOF™

Другие приложения для визуализации масс-спектрометрии здесь.

Подробнее