Estratégias para interpretação de espectros de massas

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Suzana Rico Valgueiro
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1 Estratégias para interpretação de espectros de massas Composição elementar dos íons a partir de medidas exatas de massas. Resolução em espectrometria de massas. Padrões isotópicos. Etapas na identificação de espectros de massas: a) íon molecular ou íon pseudomolecular; b) fragmentos e mecanismos de fragmentação.

2 Setor magnético como analisador de massas: resolução ditada pela fenda de saída dos íons Na presença de um campo magnético homogêneo, íons descrevem uma trajetória circular Usando a energia cinética, T = (½)mv 2 = zev, ou 2 m ( ze) 2 2 B r 2 v B r 2ze( V / m) ( ze) vb mv r 2 m ze 2 B r 2V 2 m ze Br v r 2mT zeb

3 % Intensity Parâmetros para definir resolução em espectrometria de massas ISO:CH3 M R = M/DM FWHM = DM Mass (m/z )

4 Determinação de massas moleculares e conceito de resolução em espectrometria de massa Resolução capaz de distinguir íons com massas nominais iguais, m/z = 60 R m D m C 3 H 8 O C 2 H 8 N 2 C 2 H 4 O 2 CH 4 N 2 O 60, , , ,03242 Resolução necessária para distinguir estas espécies: considerar os íons com a menor diferença de massas, Dm = 60, ,02112 = 0,0113 R 60 0,

6 Counts Mass measurement accuracy depends on resolution High resolution means better mass accuracy ppm error Resolution = ppm error Resolution = ppm error Resolution = Mass (m/z)

7 Para íons contendo C, H, O, N (C 0-100, H 3-74, O 0-4 e N 0-4 ), atribuição da composição sem ambiguidade em m/z =118 requer apenas um erro menor do que 34 ppm, enquanto que para m/z =750 atribuição da composição sem ambiguidade requer uma precisão melhor de que ppm.

8 Exemplo de medidas exatas de massa para determinar composição química e resolução necessária para distinguir entre as diversas possibilidades

9 Poder de resolução típico de diversos tipos de espectrômetros de massas Type Resolving Power (FWHM) FT-ICR-MS 1,000,000 FT-Orbitrap 100,000 High-Res-TOF 60,000 TOF 10,000 Quadrupole / IonTrap in UltraZoom mode 10,000 Quadrupole / Iontrap 1,000

10 Massa exata e abundancia natural de isotopos dos elementos mais comuns

11 Defeito de massa: uso para identificação de composição química, D = m verdadeira - m nominal

12 Massa nominal e defeito de massa Por exemplo, para o íon hipotético 12 C 50 H , massa nominal = = 700 massa real = 50 12, ,0078 = 700,7800 Perfluorbutilamina (usado para calibrar a escala de massa) massa nominal = 671 massa real = 670,9599 Da

13 Abundancia natural de isotopos dos elementos mais comuns e influencia nos espectros de massas

14 Padrões isotópicos para substancias contendo um ou mais átomos de Cl e Br Abundância Natural 35 Cl - 75,77% 37 Cl - 24,23% 79 Br - 50,5% 81 Br - 49,5%

15 Mass spectrum of peptide with 94 C-atoms (19 amino acid residues) Monoisotopic mass No 13 C atoms (all 12 C) One 13 C atom Two 13 C atoms

16 Massa exata e abundancia natural de isotopos dos elementos mais comuns

17 Isotope pattern for a larger peptide (207 C-atoms) m/z

18 Mass spectrum of insulin 2 x 13 C 13 C 12 C : Insulin has 257 C-atoms. Above this mass, the monoisotopic peak is too small to be very useful, and the average mass is usually used.

19 Monoisotopic mass Monoisotopic mass corresponds to lowest mass peak When the isotopes are clearly resolved the monoisotopic mass is used as it is the most accurate measurement.

20 Average mass Average mass corresponds to the centroid of the unresolved peak cluster When the isotopes are not resolved, the centroid of the envelope corresponds to the weighted average of all the the isotope peaks in the cluster, which is the same as the average or chemical mass.

21 What if the resolution is not so good? At lower resolution, the mass measured is the average mass. Better resolution Poorer resolution Mass

22 Interpretação de espectros de massas: considerações iniciais Espectros de massa de substancias orgânicas obtidas por ionização por elétrons podem apresentar o íon molecular, M +, (não necessariamente), e fragmentos iônicos. Como reconhecer o íon molecular, M +, que é um cátion radical? a) Íon de maior massa (excluindo isótopos) no espectro; b) Regra do nitrogênio: íon molecular de substancia (C x H y O z N v ) com um número impar (1,3, etc) de atomos de nitrogênio possui uma massa nominal de numero impar, e vice-versa; c) Íon molecular deve ser capaz de formar os principais íons fragmentos por perdas de neutros lógicos.

23 Ionização de íons moleculares 1 Ionização de uma molécula simples e formação do íon molecular, Ionização representada como ocorrendo no sítio de menor energia de ionização,

24 Interpretação de espectros de massa: considerações iniciais Reconhecimento do íon molecular, M +, cátion radical. C 7 H 6 O M +. N = 0, 2, 4,... m/z RI C 6 H 7 O 2

25 Regra do nitrogênio b) Regra do nitrogênio: íon molecular de substancia (C x H y O z N v ) contendo um número impar (1,3, etc) de N deve ser impar, e vice-versa;

30 Identificação simples dos fragmentos iônicos em espectros de massas Identificação do neutro eliminado na fragmentação, p.ex. (M-1) +, (M-15) +, (M-18) +, (M-44) +, etc. (Ver tabela 6.6 para formula do neutro e possível precursor). Identificação da fórmula do íon através da sua relação m/z. (Ver tabela 6.7 para as possíveis estruturas). Identificação de íons característicos, indicativos da estrutura da molécula precursora. (Ver tabela 6.8)

31 Perda de neutros e íons típicos - Fragmentações C 7 H 6 O 2 ins. = C H/2 + N/2 +1 [M-17] +. M [M-45] +. -OH ou -NH 3 -C 2 H 5 O ou -COOH

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