Анализ полиэтиленимина с использованием полевой десорбции (FD) JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha

Введение

Полевая десорбция (FD) — это метод ионизации, в котором используется эффект туннелирования в сильном электрическом поле, создаваемом между эмиттером, покрытым образцом, и электродом, к которому приложено высокое напряжение. Он известен как метод мягкой ионизации, который предоставляет только информацию о молекулярной массе, поскольку внутренняя энергия, передаваемая образцу во время ионизации, мала и фрагментация маловероятна. При измерениях FD эмиттер с покрытием образца вводится непосредственно в источник ионов с помощью специального зонда. Таким образом, можно измерять труднолетучие соединения, полярные соединения, термически нестабильные соединения и т. д., которые трудно измерить с помощью ГХ-МС. Комбинация FD и времяпролетного масс-спектрометра (TOFMS) позволяет рассчитать молекулярную формулу измеряемого соединения. Обзор FD и техники отбора проб в газовом хроматографе-времяпролетном масс-спектрометре JMS-T2000GC AccuTOF™ ГХ-альфа описаны в MSTips № 355 и MSTips № 403.

В этом MSTips мы сообщаем о результатах анализа водорастворимого полимера полиэтиленимина (PEI), который содержит в своей структуре много аминов, с использованием FD JMS-T2000GC.

Экспериментальный

В качестве образца использовали коммерчески доступный полиэтиленимин (ПЭИ) (рис. 1). ПЭИ готовили до концентрации 10 мг/мл с использованием метанола. Затем 2 мкл этого образца наносили на эмиттер ФВ для измерения. Для измерений использовали газовый хроматограф-времяпролетный масс-спектрометр JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha. Использовали комбинированный источник ионов EI/FI/FD, а FD использовали в качестве метода ионизации. Другие подробные условия измерений показаны в Таблице 1. Программное обеспечение для анализа полимеров. "мсRepeatFinder" использовался для анализа дефектов массы Кендрика (KMD).

Рисунок 1 Структурная формула ПЭИ

Таблица 1. Условия измерения

Условия МС
спектрометр	JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha (JEOL Ltd.)
Источник ионов	Комбинированный источник ионов EI/FI/FD
Ионизация	FD+ (напряжение катода: -10 кВ, ток эмиттера: 0 мА → 51.2 мА/мин → 50 мА)
Массовый диапазон	м / г 50 – 3,200

Результаты

На рисунке 2 показан TICC для этого измерения. Был обнаружен один пик, полученный от PEI. На рисунке 3 показан масс-спектр, созданный в месте, указанном синей стрелкой на TICC. В масс-спектре наблюдалась группа пиков с интервалом 43 ед. Судя по точным измерениям массы, это было оценено как C₂H₅N мономерного звена ПЭИ.

Рисунок 2. Хроматограмма полного ионного тока.

Рисунок 3. Масс-спектр ПЭИ.

Рисунок 4 представляет собой разложение масс-спектра на график KMD с использованием msRepeatFinder (базовая единица: C).₂H₅Н). График KMD подтвердил четыре серии (серии A, B, C и D) с разными концевыми группами. В таблице 2 показаны результаты оценки структуры конечных групп серий A (синий) и B (красный), которые являются основными сериями, которые хорошо обнаруживаются в масс-спектре. Было высказано предположение, что наиболее наблюдаемая серия A имеет концевые группы H и NH.₂, соответственно. Было также высказано предположение, что серия B имеет циклическую структуру. На рисунке 5 показан результат оценки элементного состава для 20mer (м / г 878.87853) в серии А. По этому результату было обнаружено, что были обнаружены протонированные ионы полиэтиленимина. По оценкам, ошибка массы составила 0.72 мДа, что было хорошим значением. При этом элементный состав серии C оценивался на два атома водорода меньше, чем состав серии B, а серии D - на четыре атома водорода меньше. Эти серии считаются структурами серии B, содержащими одну или две дополнительные циклические структуры или концевые двойные связи.
Эти результаты показывают, что даже для полиэтиленимина, водорастворимого полимера, содержащего большое количество аминов, ионы с информацией о молекулярной массе, такие как [M+H]⁺ можно наблюдать с помощью FD, и формулу состава также можно легко рассчитать.

Рисунок 4. Масс-спектр и график KMD.

Таблица 2. Результаты расчетных структур конечных групп

Рисунок 5

Рисунок 5. Расчетный результат элементного состава 20-мера в серии А.

Выводы

В этом MSTips мы сообщили о результатах анализа водорастворимого полимера PEI, который содержит в своей структуре много аминов, с использованием FD JMS-T2000GC. В результате анализа было подтверждено, что можно наблюдать протонированную молекулу, соответствующую молекулярной массе, и можно было получить точную массу с хорошей точностью. Кроме того, графики KMD в msRepeatFinder позволили нам легко визуализировать ряды с различными конечными группами. Эти результаты показывают, что FD полезен для анализа полимерных материалов.

PDF (420.3 KB)