15.13 : 화학 이온화(CI) 질량 분석법

질량 스펙트럼에서 분자의 분자 이온 피크는 분자 식별에 중요한 정보를 제공합니다. 그러나 기존의 전자 충격 이온화는 일부 분자 이온이 검출기에 도달하기 전에 빠르게 해리될 수 있습니다. 이러한 이온화된 분석 물질 분자의 수명을 늘리려면 보다 온화한 이온화 방법이 필요합니다. 화학 이온화(CI)는 쉽게 양성자화되어 상응하는 짝산을 생성하는 분석 분자를 질량 분석하는 데 유용한 기상 양성자화 반응입니다. 이 과정에서 샘플은 과잉 시약 가스와 혼합되어 주로 시약 가스에 전자 충격이 발생합니다. 시약에서 형성된 하전된 종은 분석물 분자를 양성자화하여 분자 이온에 비해 상대적으로 안정적인 양성자화된 분석물(공액산)을 생성합니다. 이로 인해 질량 스펙트럼에서 M+1 피크가 발생합니다. 그 다음 공액산은 추가적인 신호를 생성하는 단편화를 겪을 수 있습니다.

예를 들어, 메탄 가스 내 di-sec-부틸 에테르의 CI는 이 과정을 보여줍니다. 에테르가 시약인 과량의 메탄 가스와 혼합되면 에테르가 아닌 메탄에 전자 충격이 발생합니다. 생성된 메탄 라디칼 양이온은 다른 메탄 분자와 반응하여 메탄 라디칼과 메탄 이온을 생성할 수 있습니다. 메탄 이온은 에테르를 양성자화하여 짝산을 형성할 수 있는 기상 양성자의 공급원입니다. di-sec-부틸 에테르의 화학적 이온화 동안의 순차적 반응은 그림 1에 묘사되어 있습니다.

그림 1: 디초-부틸 에테르 메탄 혼합물의 화학적 이온화.

이 에테르의 짝산(m/z = 131)은 기존의 전자 충격 이온화를 통해 형성된 에테르의 분자 이온(m/z = 130)보다 상대적으로 더 안정적입니다. 전통적인 경로에서 분자 이온은 α 절단을 통해 단편화되어 m/z = 101에서 신호를 제공합니다. 그림 2는 di-sec-부틸 에테르에서 직접 전자 충격 이온화 중에 발생하는 반응을 보여줍니다.

그림 2: 전자 충격 디초부틸 에테르 이온화 및 분자 이온 단편화.

따라서 CI를 통해 이온화된 di-sec-부틸 에테르의 질량 스펙트럼은 m/z = 131에서 M+1 피크를 나타냅니다. 반면, 전자 충격 이온화를 통해 이온화된 di-sec-부틸 에테르의 질량 스펙트럼은 표시되지 않습니다. 분자량의 m/z 값에 있는 모든 피크. 그림 3a와 3b는 각각 전자 충격 방법과 화학적 이온화 방법을 통해 이온화된 di-sec-부틸 에테르의 질량 스펙트럼을 보여줍니다.

그림 3: a) di-sec-부틸 에테르의 전자 충격 이온화를 통해 얻은 질량 스펙트럼에는 m/z = 130 피크가 표시되지 않습니다. b) m/z = 131 피크는 di-sec-부틸 에테르의 화학적 이온화를 통해 얻은 질량 스펙트럼에서 명확하게 볼 수 있습니다.