”¾ƒ¼µ½‚ Microsoft Office Word (2)

download ”¾ƒ¼µ½‚ Microsoft Office Word (2)

of 24

  • date post

    19-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    215
  • download

    1

Embed Size (px)

description

dfghjk

Transcript of ”¾ƒ¼µ½‚ Microsoft Office Word (2)

INSTITUIA PUBLIC Universitatea de Stat DE MEDICIN I FARMACIE NICOLAE TESTEMIANUFacultatea FARMACIECATEDRA CHIMIE FARMACEUTIC I TOXICOLOGICTEZA DE CURS LA CHIMIA MEDICALSPECTROMETRIA DE MASA SI APLICAIILE EI IN PROIECTAREA MEDICAMENTULUIA efectuat: Frunza Iulia

Gr.4505

Chiinu 2015

CUPRINSCAPITOLUL 1

Introducere

1.1.Principii fundamentale

1.2.Utilizarea spectroscopiei de mas n chimia organic

1.3.Scurt istoric i perspective

CAPITOLUL 2

Aparatura

2.1.Introducerea probei

2.2.Surse de ioni i tehnici de ionizare

2.3.Analizoare

2.4.Detectoare

2.4.Sisteme de nregistrare

2.5.Prelucrarea datelor

CAPITOLUL 3

SPECTRUL DE MAS

3.1.Introducere

3.2.Clasificarea spectrelor de masa

3.3.Informaii analitice

3.4.Determinarea formulei moleculare cu aparate de nalt rezoluie

3.5.Determinarea formulei moleculare cu aparate de rezoluie joas. Abundene izotopice

CAPITOLUL 4

APLICATIILE SPECTROMETRIEI DE MASA

INTRODUCERE

Spectrometria de mas este cea mai sensibil metod de analiz structural. Ea difer fundamental de celelalte tehnici spectrale uzuale (rezonana magnetic nuclear, spectrometria n infrarou, n ultraviolet etc) prin faptul c nu implic utilizarea radiaiilor electromagnetice. Spectrometria de mas este inclus n tehnicile spectroscopice deoarece reprezentarea distribuiei unor mase funcie de abundenele relative este analog cu reprezentarea intensitii unor radiaii funcie de lungimea de und. Spre deosebire de celelalte tehnici spectrale, spectrometria de mas transform chimic proba care devine astfel nerecuperabil.

1.1. Principii fundamentale

Spectrometria de mas este o metod fizic utilizat, n special, pentru analiza substanelor organice ce const, n esen, n ionizarea substanei investigate, urmat de separarea ionilor obinui n funcie de raportul dintre mas i sarcin. Spectrul de mas reprezint nregistrarea maselor i a abundenelor relative ale ionilor obinui. Spectrul de mas este o caracteristic a fiecrui compus, iar identificarea ionilor rezultai n cursul fragmentrii permite, de multe ori, stabilirea complet a formulei structurale.

n cel mai simplu spectrometru de mas (figura 1.1), moleculele organice aflate n faz de vapori sunt bombardate cu un fascicul de electroni, avnd energia cuprins ntre 10-70 eV, pentru a fi transformate n ioni pozitivi cu energie nalt:

Datorit coninutului energetic ridicat, ionul

, denumit ion molecular sau ion-printe, va suferi, n continuare, procese complexe de fragmentare, ce vor conduce la formarea de fragmente ionice i neutre:

Dintre acestea, spectrometrul de mas analizeaz numai fragmentele ionice. Deoarece ionii au de parcurs o distan considerabil pn la colector, pentru a se evita ciocnirile dintre particulele pozitive sau dintre acestea i molecule neionizate, incinta aparatului este meninut la o presiune foarte joas ((10-6 - 10-7 mm Hg).

Figura 1.1.Schema de principiu a unui spectrometru de mas:

1. rezervor de vapori; 2. frit; 3. catod; 4. anod; 5. zon de accelerare; 6. fante de focalizare;

7. tubul analizorului; 8. magnet; 9. detector; 10. amplificator; 11. nregistrator.

Ionii formai n sursa de ioni sunt accelerai sub aciunea unei diferene de potenial, realizat ntre doi electrozi, i ajung apoi la analizor care are rolul de a-i separa n funcie de raportul mas/sarcin, dup deviere ntr-un cmp magnetic variabil. n acest mod ia natere un curent de ioni de la camera de ionizare spre detector, curent proporional cu numrul de ioni care l-a generat. Dup detectare-amplificare acest curent este nregistrat de ctre nregistrator, care furnizeaz astfel spectrul de mas.

Elementele principale ale unui spectrometru de mas sunt prezentate n figura 1.2.

Figura 1.2.

Schema bloc a unui spectrometru de mas

n figura 1.3. este prezentat spectrul de mas, n form normalizat, al 2-metilpentanului. Spectrul evideniaz o serie de caracteristici ale substanei investigate, dintre care cele mai importante sunt:

a. masa molecular este 86 u.a.m;

b. picul cel mai intens apare la m/e 43; aceasta arat c scindarea preferenial are loc ntre C2-C3, cu formarea celor mai stabili ioni;

c. picurile de la m/e 15, 29, 57, 71 indic fragmente rezultate din scindarea, direct sau indirect, a ionului molecular i care corespund unor ioni CH3+, C2H5+, C4H9+, respectiv C5H11+.

Analiza detaliat a zeci de mii de spectre a permis formularea unor legi semi-empirice referitoare la fragmentrile prefereniale suferite de moleculele organice. Aplicarea detaliat a acestor reguli la elucidarea structurii compuilor organici va fi discutat n capitolul 5.7.

Figura 1.3.

Spectrul de mas al 2-metilpentanului

1.2. Utilizarea spectroscopiei de mas n chimia organic

Chimia organic poate utiliza spectrometria de mas pentru elucidarea urmtoarelor aspecte principale:

1. determinarea masei moleculare. Este cea mai utilizat facilitate oferit de ctre spectrometria de mas. Posibilitatea determinrii masei moleculare se bazeaz pe procesul primar de formare a ionului molecular prin expulzarea unui electron din molecula investigat. Ionul astfel format va avea, practic, aceeai mas molecular cu molecula din care provine. Din acest motiv, identificarea ionului molecular reprezint o etap cheie n interpretarea unui spectru de mas;

2. determinarea formulei moleculare. Formula molecular a unui ion poate fi determinat direct dac este posibil msurarea cu o precizie de cel puin patru zecimale a masei moleculare. Aceasta precizie necesit aparate cu o rezoluie mai mare de 104 (spectrometre de mas de nalt rezoluie). Rezoluia necesar determinrii directe a formulei moleculare crete rapid odat cu creterea masei i a numrului de elemente prezente n molecul;

3. elucidarea structurii moleculelor. Stabilirea formulei structurale poate fi realizat, n unele cazuri, n urma interpretrii fragmentrilor suferite de ctre ionul molecular. Atribuirea structural poate fi fcut i prin compararea datelor spectrale cu cele existente n bibliotecile de spectre de mas;

4. stabilirea marcajelor izotopice. Spectrometria de mas este metoda standard pentru analiza rezultatelor experimentelor de marcare izotopic, experimente de o importan deosebit pentru evidenierea proceselor chimice ce au loc n organismele vii. Determinarea extrem de precis a abundenelor izotopice prezint o importan deosebit pentru geo-tiine i arheologie. Astfel, posibilitatea de a determina un raport 14C/12C = 1/1015 a permis datarea unui eantion de 40.000 de ani cu o precizie de 1 %. Spectrometria de mas permite stabilirea cu uurin a prezenei izotopilor i a poziiei acestora n molecul.

1.3. Scurt istoric i perspective

1886:E. Goldstein descoper ionii pozitivi;

1898:W. Wien face primele analize prin deflexie magnetic;

1912:J.J. Thomson (premiul Nobel n 1906) nregistrez primele spectre de mas ale O2, N2, CO, CO2, COCl2. A observat ioni negativi i ioni cu sarcini multiple. A descoperit ionii metastabili. A descoperit (1922) izotopii 20 i 22 ai neonului;

1918:A.J. Dempster construiete primul spectrometru de mas cu focalizare de direcie (magnet n form de sector);

1919:F.W. Aston (premiul Nobel, 1922) construiete primul spectrometru de mas cu focalizare de vitez. A msurat defectul de mas (1923);

1930:R. Conrad utilizeaz spectrometria de mas n chimia organic;

1934:W.R. Smythe, L.H. Rumbaug i S.S. West realizeaz prima separare preparativ a izotopilor;

1942:firma Consolidated Engeneering Corporation produce primul aparat comercial pentru Atlantic Refinery Company;

1948:A.E. Cameron descoper analiza prin msurarea timpilor de zbor ale ionilor (TOF);

1953:W. Paul (premiul Nobel, 1989) i H.S. Steinwedel descriu analizorul quadripolar i capcana de ioni;

1957:firma Kratos comercializeaz primul spectrometru cu dubl focalizare dup ce J. Beynon a artat importana analitic a determinrii exacte a maselor;

1958:apar primele spectrometre de mas cuplate la gaz-cromatograf;

1966:M.S.B. Munson i F.H. Field descoper ionizarea chimic;

1967:utilizarea primelor sisteme de tratare computerizat a datelor;

1972:J. Beynon descrie descompunerea ionilor metastabili;

1975:apar primele aparate de rutin GC/MS cu coloane capilare;

1980:H.L. Vestal descoper termospray-ul;

1981:M. Barber descrie ionizarea prin bombardament cu atomi rapizi, FAB;

1982:primul spectru complet al insulinei (5750 u.a.m.);

1985:F.H. Hillenkamp descoper Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI);

1988: primele spectre ale proteinelor cu mase mai mari de 20.000 u.a.m.

Progresele tehnicilor experimentale i perfecionarea instrumentelor au condus la creteri spectaculoase ale rezoluiei i sensibilitii:

AnRezoluie, m/(mAutor

1913:13J.J. Thomson

1918:100A.J. Dempster

1919:130F.W. Aston

1937:2.000F.W. Aston

1991:2*108A.G. Marshall

Studiile efectuate de ctre Strategic Directions International (Los Angeles, California, SUA) prevd creterea spectaculoas a vnzrilor de spectrometre de mas n urmtorii 5 ani. n anul 1995 vnzrile de spectrometre de mas au totalizat 1,1 miliarde de dolari, comparativ cu anul 1991 cnd vnzrile au fost de numai 597 milioane de dolari. Raportul indic, de asemenea, apariia de noi tipuri de instrumente i tehnici; se ateapt ca spectrometrele cu timp-de-zbor s joace un rol din ce n ce mai mare n biotehnologie. Supravegherea factorilor de mediu va necesita utilizarea spectrometrelor de mas transportabile. Aceste date relev, o dat n plus, importana major pe care o are spectrometria de mas n prezent.

APARATURA

Dup cu