Анализ двух типов полипропилена с разной тактичностью с помощью msFineAnalysis AI [приложение GC-TOFMS]

Введение

Полипропилен обладает высокой прочностью, термостойкостью и отличной обрабатываемостью, поэтому он используется во многих промышленных изделиях. Полипропилен обладает тактичностью и подразделяется на изотактический, синдиотактический и атактический в зависимости от расположения метильной группы в боковых цепях. Пиролиз-ГХ-МС, который обычно используется в качестве метода анализа полимеров, обнаруживает несколько стереоизомеров, отражающих тактические свойства. В этом MSTips два типа полипропилена, изотактический и атактический, были использованы в качестве образцов и проанализированы с помощью программного обеспечения для анализа структуры неизвестных соединений msFineAnalysis AI.

Рисунок 1 Тактичность полипропилена

Эксперимент

Полипропиленовые гранулы (А) изотактические и (В) атактические (=аморфные) использовали в качестве образцов, и измерения проводили методом пиролиза-ГХ-МС. Масса образца составляла 0.2 мг. Количество повторов измерений составило n = 5 раз в методе ЭИ и n = 1 раз в методе ФИ. Качественная информация о продуктах термического разложения была получена с помощью msFineAnalysis AI, а стереоизомеры были классифицированы с помощью функции разностного анализа. В таблице 1 показаны условия измерения и анализа.

Таблица 1 Условия измерения и анализа

Хроматограммы TIC метода EI

На рис. 2 представлена ​​хроматограмма TIC результатов измерения ЭУ. Хроматограммы были примерно одинаковыми в (А) и (В). (A) в целом имел более сильную пиковую интенсивность, особенно для компонентов с высокой температурой кипения.

Рисунок 2 Хроматограммы TIC метода EI

График вулканического компонента дисперсионного анализа

На рис. 3 показан вулканический график компонентного анализа дисперсии. Каждый график соответствует пику на хроматограмме и визуально выражает разницу в соотношении интенсивностей по горизонтальной оси и статистической значимости (повторяемости) по вертикальной оси. В этом анализе были выбраны 75 пиков с отношением интенсивности до 2% к максимальному пику. Все пики были обнаружены в обоих образцах, но их интенсивность различалась между образцами.

Рисунок 3 График вулкана

Результаты С₁₅H₃₀ стереоизомер

Расширенная хроматограмма TIC показана на рисунке 4 для трех пиков (ID022-024) C₁₅H₃₀ стереоизомер. (A) и (B) Две хроматограммы накладываются друг на друга, цвета пиков основаны на результатах дифференциального анализа. Согласно ссылке₁₎, порядок удерживания этих стереоизомеров был изотактическим => атактический => синдиотактический. Это согласуется с экспериментальными результатами того времени.

Рисунок 4 Хроматограммы TIC метода EI

На рис. 5 представлены масс-спектры каждого пика. Поскольку они являются стереоизомерами, в масс-спектрах не наблюдалось существенной разницы. Хотя спектр ЭУ не зарегистрирован в библиотеке NIST, молекулярная формула этих пиков была получена как C₁₅H₃₀ от молекулярных ионов, обнаруженных в спектре ИВ.

Рисунок 5 Масс-спектры метода EI/FI

На рис. 6 показаны результаты анализа структуры AI для пика ID022. Структурная формула полипропилена была получена с высокой оценкой.

Рисунок 6. Результат структурного анализа AI (ID 022)

Идентификация стереоизомеров по индексу удерживания и пользовательской библиотеке

В таблице 2 представлены результаты качественного анализа только структурного анализа AI. Поскольку структурный анализ AI не может различать стереоизомеры, для всех трех пиков отображалось одно и то же название соединения (структурная формула).

Таблица 2. Результаты качественного анализа (только структурный анализ AI)

Пользовательская библиотека msFineAnalysis AI эффективна для идентификации этих стереоизомеров. На рис. 7 показан снимок экрана регистрации пользовательской библиотеки msFineAnalysis AI. В пользовательской библиотеке могут быть зарегистрированы измеренные масс-спектры, названия соединений и структурные формулы, полученные в результате структурного анализа AI, а также значения индекса удерживания. Добавляя к названию соединения название стереоизомера, становится возможным идентифицировать его в последующих анализах.

Рис. 7. Скриншот регистрации пользовательской библиотеки

В табл. 3 представлены результаты качественного анализа при использовании пользовательской библиотеки. Индекс удерживания позволил идентифицировать стереоизомеры. Созданная здесь пользовательская библиотека соответствует формату NIST и может использоваться с другим совместимым программным обеспечением для качественного анализа. Это позволяет проводить аналогичные анализы с помощью МС с низким разрешением, например QMS.

Таблица 3 Результаты качественного анализа (с пользовательской библиотекой)

Заключение

С помощью JMS-T2000GC и msFineAnalysis AI удалось вывести структурную формулу пиролизата полипропилена, который не был зарегистрирован в библиотеке NIST. Кроме того, стереоизомеры можно идентифицировать с помощью функции анализа различий и пользовательской библиотеки. Накопленные данные могут быть расширены до МС с низким разрешением, такой как QMS, и можно ожидать, что набор JMS-T2000GC и msFineAnalysis AI улучшит аналитические возможности лаборатории.

Справка

1) Shin Tsuge, Hajime Ohtani, Chuichi Watanabe (2011), Pyrolysis — GC/MS Data Book of Synthetic Polymers, Elsevier

Решения по областям применения

Химия

Пластмассы / Полимеры

Возможно вам понравится

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

Программное обеспечение для анализа структуры неизвестных соединений msFineAnalysis AI