JS is indebted to Prof. B. Hoge of the Inorganic Chemistry department, Bielefeld University, for the idea of establishing the presented inlet system. The analyzed phosphane was a generous gift from Prof. B. Hoge. Sample preparation of the analyzed compound was performed by M. Wiesemann. Photographs of the phospane were taken by Dr. J. Bader. The mechanical workshop of the faculty of chemistry is acknowledged for the manufacturing of the interface and the glass workshop of the faculty of chemistry for the manufacturing of the lockable test tubes with flanges. Prof. B. Hoge and Prof. H. Gr&#246;ger are acknowledged for funding of this publication.

Preparação 1 Amostra <ol><li> Utilize tubos de ensaio com fecho feitos por medida, com uma flange (Figura 1) para o transporte e transferência das amostras para o espectrómetro de massa. Antes do enchimento, com a amostra, evacuar os tubos de ensaio com fecho ligados a um colector de linha de Schlenk múltipla e remover a água residual por meio de aquecimento com uma pistola de calor. Ventile o tubo de ensaio com argônio seco e evacuar novamente, enquanto o aquecimento. </li><li> Mergulhe o tubo de ensaio com fechadura em uma armadilha fria preenchido com nitrogênio líquido (ATENÇÃO: Tenha cuidado ao trabalhar com nitrogênio líquido). Condensar a amostra no tubo de ensaio a partir de um recipiente de amostra ligado a um colector de linha de Schlenk, fechar o bloqueio na parte superior do tubo de ensaio, bem como o colector e remover o tubo de ensaio do banho de bloqueado azoto. Tal como a espectrometria de massa é muito sensível, de uma pequena quantidade é suficiente. A maior parte do analito irá permanecer no tubo de ensaio fechado à chave durante a análise e está disponível para experiências adicionaisapós a medição. </li></ol><img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51858/51858fig1highres.jpg" width="500" /> Figura 1 tubo de teste bloqueável utilizado para a transferência de amostras. A) de flange para fixação do sistema de entrada fria, (B) de Teflon torneira do tubo de ensaio para permitir o transporte de um composto, em condições de ar livre, (C) de parafuso para operar a uma torneira de teflon. 2 Medição de Mass Spectra <ol><li> Antes de provar medição, ajustar e calibrar o espectrômetro de massa de acordo com as instruções fornecidas pelo fabricante do seu espectrômetro de massa (aqui, um X Autospec (geradores de vácuo, agora Waters Corp, Manchester, Reino Unido) é usado. Use perflourokerosene (PFK) como um padrão e ajustar-se o espectrómetro de massa com uma resolução de cerca de 2800 a m ​​/ z 119, 10% de vale definição). Retire a pressãohaste da entrada directa a partir da fonte de iões e instalar a interface externa para o tubo de ensaio (Figura 2). Para evitar o aquecimento da ponta da haste de pressão, definir o método de entrada de &quot;septo&quot; no software de controlo do espectrómetro de massa. </li><li> Ligue a flange do tubo de ensaio fechado à chave cheio com a amostra para a interface externa. Abra a válvula de agulha da interface externa e evacuar a entrada. Após o esvaziamento, aberto cuidadosamente a válvula de esfera com a fonte de iões de completar a etapa de evacuação. Feche a válvula de agulha da interface externa. ATENÇÃO: A torneira de teflon do tubo de ensaio tem de ser fechado nesta etapa. </li><li> Iniciar uma medição de massa no software do espectrômetro de massa. Com a válvula de agulha fechada, abrir a torneira de Teflon do tubo de ensaio muito rapidamente, permitindo que as moléculas em fase gasosa do analito para entrar na parte externa da interface. Feche a torneira de teflon novamente. NOTA: A parte exterior da interface em conjunto com o espaço entre o Teflna torneira e a flange do tubo de ensaio fechado à chave (comparar as Figuras 1 e 2B), serve como um reservatório de gás, durante a análise de analito. </li><li> Abra cuidadosamente a válvula de agulha enquanto observa o indicador de vácuo da fonte de íons. Este passo permite que as moléculas de analitos para entrar na fonte de iões do espectrómetro de massa. O vácuo não deve cair abaixo de 10 -5 mbar durante a medição. NOTA: Dependendo da volatilidade do espectro de massa do analito de boa qualidade são obtidos em cerca de 10 -6 mbar. O espectro de massa da amostra é agora registada. Normalmente, a quantidade de amostra que escoa no instrumento através da válvula de agulha é suficiente para registar espectros de massa por vários minutos. No caso de a intensidade dos iões que diminui, a abertura da válvula de agulha de um pouco mais de tempo permite uma maior aquisição. Se a qualidade dos espectros de massa registada a 70 eV não é satisfatória, espectros de massa podem ser gravados utilizando energias cinéticas inferiores doelectrões, por exemplo, de 20 eV. </li></ol><img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51858/51858fig2highres.jpg" width="500" /> Figura 2 sistema de admissão fria com vazio tubo de teste bloqueável montado na fonte de íons de um VG Autospec X. A) tubo de teste bloqueável, (B) conexão flange entre o tubo de teste um sistema de admissão de frio, (C) válvula de agulha, (D) placa de aço inoxidável com selagem de ligação à fonte de iões, (E) da interface de entrada do directa, a ponta de cerâmica da haste impulsora é visível. 3 Após a medição <ol><li> Feche a válvula de agulha da interface externa. Feche a válvula de esfera para a fonte de íons. Parar a aquisição do espectros de massa no software. </li><li> Evacuar o sistema de admissão ao abrir a válvula de agulha completamente. Ventile a interface enquanto bolaválvula e válvula de agulha está encerrada. Evacuar a interface de novo, abrir a válvula de agulha durante este passo, a fim de remover o vapor de amostra residual na interface. Repita este passo pelo menos 3x. </li><li> Retire o tubo de ensaio com fechadura da interface. Continue com a próxima amostra ou remover a interface externa do flange da fonte de íons e substituí-lo com a haste. </li></ol>

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	<li>Field, F. H., Franklin, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electron Impact phenomena and the Properties of Gaseous Ions Revised Edition. , (1957).</li><li>Schaeffer, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Improved+Mass+Spectrometer+Ion+Source.">An Improved Mass Spectrometer Ion Source.</a> Rev. Sci. Instrum. 25, 660-662 (1954).</li><li>Yamashita, M., Fenn, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospray+Ion+Source+-+Another+Variation+of+the+Free-Jet+Theme.">Electrospray Ion Source - Another Variation of the Free-Jet Theme.</a> J. Phys. Chem. 88, 4451-4459 (1984).</li><li>Lubben, A. T., McIndoe, J. S., Weller, A. 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T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+Compositional+Control+in+{M12}+Cobalt+and+Nickel+Coordination+Clusters+Detected+Magnetochemically+and+with+Cryospray+Mass+Spectrometry.">Structural and Compositional Control in {M12} Cobalt and Nickel Coordination Clusters Detected Magnetochemically and with Cryospray Mass Spectrometry.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 1340-1344 (2007).</li><li>Wang, W. S., Tseng, P. W., Chou, C. H., Shiea, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+reactive+1,2,3-hexatriene-5-one+monomer+by+low-temperature+atmospheric+pressure+ionization+mass+spectrometry.">Detection of reactive 1,2,3-hexatriene-5-one monomer by low-temperature atmospheric pressure ionization mass spectrometry.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 12, 931-934 (1998).</li><li>Wang, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+a+thermally+unstable+intermediate+in+the+Wittig+reaction+using+low-temperature+liquid+secondary+ion+and+atmospheric+pressure+ionization+mass+spectrometry.">Detection of a thermally unstable intermediate in the Wittig reaction using low-temperature liquid secondary ion and atmospheric pressure ionization mass spectrometry.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 9, 1168-1174 (1998).</li><li>Eelman, M. D., Blacquiere, J. M., Moriarty, M. M., Fogg, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shining+new+light+on+an+old+problem:+Retooling+MALDI+mass+spectrometry+for+organotransition-metal+catalysis.">Shining new light on an old problem: Retooling MALDI mass spectrometry for organotransition-metal catalysis.</a> Angewandte Chemie-International Edition. 47, 303-306 (2008).</li><li>Linden, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+injection+field+desorption+ionization:+a+new+tool+for+soft+ionization+of+samples+including+air-sensitive+catalysts+and+non-polar+hydrocarbons.">Liquid injection field desorption ionization: a new tool for soft ionization of samples including air-sensitive catalysts and non-polar hydrocarbons.</a> Eur. J. Mass Spectrom. 10, 459-468 (2004).</li><li>Gross, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+injection+field+desorption/ionization+of+reactive+transition+metal+complexes.">Liquid injection field desorption/ionization of reactive transition metal complexes.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 386, 52-58 (2006).</li><li>Peterson, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+Spectrometer+All-Glass+Heated+Inlet.">Mass Spectrometer All-Glass Heated Inlet.</a> Analytical Chemistry. 34, 1850-1851 (1962).</li><li>Stafford, C., Morgan, T. D., Brunfeldt, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mass+spectrometer+all-glass+heated+inlet.">A mass spectrometer all-glass heated inlet.</a> International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics. 1, 87-92 (1968).</li><li>Hayes, S. A., Berger, R. J. F., Mitzel, N. W., Bader, J., Hoge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chlorobis(pentafluoroethyl)phosphane:+Improved+Synthesis+and+Molecular+Structure+in+the+Gas+Phase.">Chlorobis(pentafluoroethyl)phosphane: Improved Synthesis and Molecular Structure in the Gas Phase.</a> Chemistry-a European Journal. 17, 3968-3976 (2011).</li><li>Zakharov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalized+Bis(pentafluoroethyl)phosphanes:+Improved+Syntheses+and+Molecular+Structures+in+the+Gas+Phase.">Functionalized Bis(pentafluoroethyl)phosphanes: Improved Syntheses and Molecular Structures in the Gas Phase.</a> European Journal of Inorganic Chemistry. , 3392-3404 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

A aquisição de espectros de massa a partir de compostos que se decompõem sob procedimentos de preparação da amostra padrão é apresentada neste protocolo. A técnica apresentada é concebido para a análise de organyls metal, silanos e fosfano, que são altamente susceptíveis à oxidação e / ou hidrólise, tornando-o especialmente interessante para os químicos inorgânicos. A fim de alcançar os melhores resultados, condições de vácuo ou ar-livre tem que ser preservado em todas as análises. Portanto, o pro...

A análise de compostos, tais como de metal organyls, silanos, ou fosfanas por espectrometria de massa, não é sempre possível. Vários destes compostos são conhecidos por decompor-se rapidamente quando em contacto com o ar. Por conseguinte, os passos mais importantes na medição espectros de massa são a preparação da amostra, a transferência da substância a analisar para o espectrómetro de massa e geração de iões na ausência de ar. Neste protocolo, que descrevem uma estratégia para satisfazer estes requisitos e apresentar um sistema de admissão, o que torna possível a obtenção de espectros de massa dos compostos voláteis não previamente para ser analisados ​​por espectrometria de massa, devido ao seu manuseamento difícil e à decomposição rápida em condições ambientais. Deste modo, a identificação inequívoca do romance ou organyls metais voláteis existentes, silanos e fosfanas, sensíveis a oxidação ou a hidrólise, pode agora ser realizado com o auxílio de espectrometria de massa. Existem dois requisitos que devem ser cumpridos, a fim de analisar os compostos quesão susceptíveis à oxidação ou hidrólise: a preparação da amostra e geração de iões em condições inertes. A última premissa pode ser facilmente satisfeita utilizando um espectrómetro de massa com uma fonte de iões de operar sob vácuo. Este é o caso com a maior parte de matriz assistida por laser-dessorção / ionização (MALDI) espectrómetros de massa e com todos os ionização de impacto de electrões (EI) espectrómetros de massa de 1,2. Ionização por electrospray (ESI) não é facilmente compatível com a análise de compostos sensíveis à oxidação ou de hidrólise, tal como o processo de ionização tem lugar sob condições ambientais 3. No entanto, para alguns compostos que não reagem fortemente com oxigénio ou água, o gás de secagem e nebulização com que a maioria das fontes ESI são operados é suficiente para a análise por espectrometria de massa 4. Este é também o caso de estratégias de ionização semelhantes a ESI, por exemplo, a baixa temperatura ESI, de baixa temperatura de ionização a pressão atmosférica, e de baixa temperatura spectr massa de íons secundários líquidoometry 5-7. Em contraste, a preparação da amostra e de transferência para a fonte de iões, sob condições inertes, é muito mais difícil. Ambos os instrumentos de MALDI e ESI foram acoplados com caixas de luvas, a fim de permitir a preparação de amostras de compostos sensíveis à oxidação e / ou de hidrólise, em uma atmosfera inerte 4,8. O espectrómetro de massa é ligada à caixa de luva ou com um capilar de transferência (ESI) ou directamente ligado à caixa de luva (MALDI). O acoplamento de um porta-luvas de um espectrômetro de massa por meio de um capilar de transferência também seria possível usar outra estratégia de ionização - líquido dessorção campo injeção / ionização (LIFDI) - com a qual a análise de compostos sensíveis foi relatado 9,10. Além disso, e MALDI LIFDI não são adequados para a análise de compostos altamente voláteis. MALDI requer a co-cristalização da substância a analisar com uma matriz e LIFDI requer a deposição de substância a analisar para um emitter a partir de uma solução. Com ambas as estratégias de ionização é muito provável que o analito se evaporar, juntamente com o solvente. Em contraste com os instrumentos de MALDI, espectrómetros de massa EI geralmente oferecem vários métodos para a introdução da amostra na fonte de iões: a entrada da sonda directa (pequenas quantidades de sólidos, óleos ou ceras são depositados num cadinho de alumínio, que é introduzido através de uma haste de empurrar) , uma entrada de septo (para líquidos), ou acoplamento com um cromatógrafo de gás. Mais uma vez, pelo menos parte da amostra de transferência tem lugar sob condições de ambiente e é difícil de ser executada sob uma atmosfera inerte. Na década de 1960, um sistema de entrada de amostra foi apresentada, que permite a introdução de amostras sob vácuo na fonte de iões de um instrumento EI - o todo em vidro aquecido do sistema de admissão (AGHIS) 11,12. Aqui, a amostra foi localizado no interior de uma peça de capilar de vidro selado, o qual foi inserido no AGHIS. Subsequentemente, o AGHIS foi evacuadoe o recipiente de vidro com a amostra foi quebrado. O AGHIS foi então aquecida para evaporar a amostra que chegou a fonte de iões de um espectrómetro de massa EI por meio de um vazamento. Quando o capilar de vidro com a amostra foi preparada dentro de uma caixa de luvas, a amostra pode ser introduzida no espectrómetro de massa sem qualquer contacto com o ar. No entanto, o AGHIS é um aparelho que não é comercialmente disponível e difícil de montar mesmo para uma oficina de vidreiro especialistas. Devido às grandes dimensões de comutação entre a entrada direta usando uma haste de empurrar e AGHIS não é para a frente. Em nosso laboratório de espectrometria de massa, foi desenvolvido um sistema de entrada semelhante ao estilo do AGHIS. No entanto, uma vez que não é possível aquecer o sistema de admissão, o analito tem de apresentar uma certa instabilidade, a fim de introduzir a fonte de iões do espectrómetro de massa. A volatilidade do analito tem que ser suficiente, para permitir a transferência do composto sob vácuo, a te azoto líquidomperatura - por fervura ou sublimação. O sistema de admissão feito por medida é constituído por uma placa de aço inoxidável, que é posicionado no sistema de entrada directa, um tubo de aço inoxidável com uma válvula de agulha, e uma flange, a qual um tubo de ensaio contendo a amostra com fecho pode ser ligado. A instalação do sistema de admissão de frio não requer modificações no espectrômetro de massa (Autospec X, geradores de vácuo, agora Waters Corp, Manchester, Reino Unido) - alternar entre sistema de admissão de frio e de entrada direta usando uma barra de pressão pode ser realizada facilmente em segundos. O sistema de admissão apresentado é de uso particular quando organyls metal, silanos, ou fosfanas, suscetível à oxidação ou hidrólise, tem que ser analisado. Estes compostos são geralmente analisadas utilizando ressonância magnética (RMN) nuclear ou de infravermelhos (IR). Infelizmente, esses métodos não permitem sempre uma identificação inequívoca de um composto, porque eles produzem incomplete informação, por exemplo, quando os elementos tais como cloro ou bromo são parte da molécula. Difração de elétrons, por outro lado é capaz de fornecer informações detalhadas sobre a substância a analisar, no entanto, o método é muito tempo consumindo, a preparação da amostra é difícil, e apenas poucos grupos são capazes de realizar essas análises 13,14. Aqui, o sistema de admissão de frio para a análise dos metais organyls, silanos, ou fosfanas, sensíveis a oxidação ou a hidrólise por espectrometria de massa de El é de grande utilidade para (em) químicos orgânicos que permitam a identificação sem ambiguidades de novos compostos, fornecendo-lhes informação relativa a massa de uma molécula e de iões fragmentados característicos. O único pré-requisito para a medição dos espectros de massa de uma substância é determinada volatilidade à pressão reduzida.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="971">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Name of Reagent/Material</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:155px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:435px;">Comments</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">VG Autospec X</td>
			<td colspan="2">Micromass Co. UK Ltd (now Waters)</td>
			<td style="width:435px;">other EI mass spectrometers with direct inlet using a push rod should also be compatible with this technique</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Lockable test tubes with flange</td>
			<td style="width:71px;">-</td>
			<td style="width:155px;">-</td>
			<td style="width:435px;">costum made, teflon tap should be used for locking the test tube</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">Interface for lockable test tubes</td>
			<td style="width:71px;">-</td>
			<td style="width:155px;">-</td>
			<td style="width:435px;">costum made , interface is prepared from stainless steel. Needle valve has to be included into the interface-design!</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:311px;">Schlenk line</td>
			<td style="width:71px;">-</td>
			<td style="width:155px;">-</td>
			<td style="width:435px;">costum made, has to include vacuum pump for evacuation of thest tubes and cold trap with liquid nitrogen for trapping of the sample</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using a cold inlet system and electron impact mass spectrometry

Este vídeo apresenta um protocolo para a análise spectrometrical massa de compostos voláteis e sensíveis oxidação com ionização por impacto de electrões. A análise dos compostos voláteis e sensíveis à oxidação por espectrometria de massa, não é facilmente conseguida, como todos os métodos de espectrometria de massa em estado-da-arte requerem, pelo menos, uma etapa de preparação da amostra, por exemplo, a dissolução e a diluição da substância a analisar (por ionização por electropulverização), co -crystallization do analito com um composto de matriz (de matriz assistida por laser de dessorção / ionização), ou a transferência das amostras preparadas para a fonte de ionização do espectrómetro de massa, para ser conduzida sob condições atmosféricas. Aqui, a utilização de um sistema de entrada de amostra é descrito que permite a análise de organyls voláteis metálicos, silanos, e fosfanas utilizando um espectrómetro de massa de campo de sector equipado com uma fonte de ionização por impacto de electrões. Todas as etapas de preparação da amostra e da introdução da amostra na fonte de iões deEspectrómetro de massa ter lugar sob condições de ausência de ar, ou sob vácuo, permitindo que a análise de compostos altamente susceptíveis à oxidação. A técnica apresentada é especialmente de interesse para os químicos inorgânicos, trabalhar com metal, organyls silanos ou fosfanas, que têm de ser tratadas usando condições inertes, tais como a técnica de Schlenk. O princípio de funcionamento é apresentado neste vídeo.

Um espectro de massa EI de tris (trifluorometil) fosfano é apresentado na Figura 3, um composto que se decompõe-se rapidamente quando em contacto com o ar (Figura 4). A interface permite que apresentado para a medição para a frente dos espectros de massa para estes compostos. O funcionamento do novo interface é fácil e rápido e não apresenta nenhum obstáculo ao operar o espectrômetro de massa com a rotina aplicada entrada direta utilizando a vareta. <p class="jove_content"...

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Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

Este vídeo apresenta um protocolo para a análise spectrometrical massa de compostos voláteis e sensíveis oxidação com ionização por impacto de electrões. A técnica apresentada é especialmente de interesse para os químicos inorgânicos, trabalhar com metal, organyls silanos ou fosfanas que têm de ser tratadas usando condições inertes, tais como a técnica de Schlenk.

Análise de compostos sensíveis voláteis e oxidação usando um sistema de frio e de entrada Electron Impact Espectrometria de Massa

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

9.5K visualizações.  Bielefeld University.  Este vídeo apresenta um protocolo para a análise spectrometrical massa de compostos voláteis e sensíveis oxidação com ionização por impacto de electrões. A técnica apresentada é especialmente de interesse para os químicos inorgânicos, trabalhar com metal, organyls silanos ou fosfanas que têm de ser tratadas usando condições inertes, tais como a técnica de Schlenk. 

Vídeo: Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first separated into polar and non-polar fractions by a liquid-liquid phase extraction, and partially purified to facilitate downstream analysis. Both aqueous (polar metabolites) and organic (non-polar metabolites) phases of the initial extraction are processed to survey a broad range of metabolites. Metabolites are separated by different liquid chromatography methods based upon their partition properties. In this method, we present microflow ultra-performance (UP)LC methods, but the protocol is scalable to higher flows and lower pressures. Introduction into the mass spectrometer can be through either general or compound optimized source conditions. Detection of a broad range of ions is carried out in full scan mode in both positive and negative mode over a broad m/z range using high resolution on a recently calibrated instrument. Label-free differential analysis is carried out on bioinformatics platforms. Applications of this approach include metabolic pathway screening, biomarker discovery, and drug development.

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Untargeted metabolomics provides a hypothesis generating snapshot of a metabolic profile. This protocol will demonstrate the extraction and analysis of metabolites from cells, serum, or tissue. A range of metabolites are surveyed using liquid-liquid phase extraction, microflow ultraperformance liquid chromatography/high-resolution mass spectrometry (UPLC-HRMS) coupled to differential analysis software.

Metabolomics irrelevantes de fontes biológicas Usando UltraPerformance cromatografia líquida de alta resolução Espectrometria de Massa (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

Química

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass spectrometer, it is necessary to characterize and understand the physical principles of the source. Most commercial ambient ionization sources utilize jets of nitrogen, helium, or atmospheric air to facilitate the ionization of the analyte. As a consequence, schlieren photography can be used to visualize the gas streams by exploiting the differences in refractive index between the streams and ambient air for visualization in real time. The basic setup requires a camera, mirror, flashlight, and razor blade. When properly configured, a real time image of the source is observed by watching its reflection. This allows for insight into the mechanism of action in the source, and pathways to its optimization can be elucidated. Light is shed on an otherwise invisible situation.

This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.

Visualização de ambiente Espectrometria de Massa com o uso da fotografia Schlieren

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, and that these chemical fingerprints can be used for plant species identification. The mass spectral data can be acquired rapidly and in a high throughput manner without the need for sample extraction, derivatization or pH adjustment steps. The use of this technique bypasses challenges presented by more conventional techniques including lengthy chromatography analysis times and resource intensive methods. The high throughput capabilities of the direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry protocol, coupled with multivariate statistical analysis processing of the data, provide not only class characterization of plants, but also yield species and varietal information. Here, the technique is demonstrated with two psychoactive plant products, Mitragyna speciosa (Kratom) and Datura (Jimsonweed), which were subjected to direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry followed by statistical analysis processing of the mass spectral data. The application of these tools in tandem enabled the plant materials to be rapidly identified at the level of variety and species.

A method for species identification of botanical material by direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry and multivariate statistical analysis is presented.

Rápida de alta capacidade: Identificação de Espécies de material botânico Usando Direct Análise em Tempo Real alta resolução Espectrometria de Massa

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to the gas phase, and efficiently transferred to a detection system. Fizzy extraction takes advantage of the effervescence phenomenon. First, a carrier gas (here, carbon dioxide) is dissolved in the sample by applying overpressure and stirring the sample. Second, the sample chamber is decompressed abruptly. Decompression leads to the formation of numerous carrier gas bubbles in the sample liquid. These bubbles assist the release of the dissolved analyte species from the liquid to the gas phase. The released analytes are immediately transferred to the atmospheric pressure chemical ionization interface of a triple quadrupole mass spectrometer. The ionizable analyte species give rise to mass spectrometric signals in the time domain. Because the release of the analyte species occurs over short periods of time (a few seconds), the temporal signals have high amplitudes and high signal-to-noise ratios. The amplitudes and areas of the temporal peaks can then be correlated with concentrations of the analytes in the liquid samples subjected to fizzy extraction, which enables quantitative analysis. The advantages of fizzy extraction include: simplicity, speed, and limited use of chemicals (solvents).

Fizzy extraction is a new laboratory technique for analysis of volatile and semivolatile compounds. A carrier gas is dissolved in the liquid sample by applying overpressure and stirring the sample. The sample chamber is then decompressed. The analyte species are liberated to the gas phase due to effervescence.

Extração efervescente de compostos orgânicos voláteis combinados com a espectrometria de massa de quadrupoolos de ionização química de pressão atmosférica

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental exposure in a non-invasive manner. In this work, we present a protocol to characterize the exhaled VOCs in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry (Sec-nanoESI-HRMS). The homemade Sec-nanoESI source was readily set up based on a commercial nanoESI source. Hundreds of peaks were observed in the background-subtracted mass spectra of exhaled breath, and the mass accuracy values are -4.0-13.5 ppm and -20.3-1.3 ppm in the positive and negative ion detection modes, respectively. The peaks were assigned with accurate elemental composition according to the accurate mass and isotopic pattern. Less than 30 s is used for one exhalation measurement, and it takes approximately 7 min for six replicated measurements.

A protocol for characterizing chemical composition of exhaled breath in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry is demonstrated.

Análise de respiração em tempo real usando o Nanoelectrospray secundário ionização acoplada a espectrometria de massa de alta resolução

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have been thought of as a type of molecular information storage. Mass spectrometry analysis has been considered the method of choice for sequencing peptoids. Peptoids can be synthesized via solid phase chemistry using a repeating two-step reaction cycle. Here we present a method to manually synthesize oligo-peptoids and to analyze the sequence of the peptoids using tandem mass spectrometry (MS/MS) techniques. The sample peptoid is a nonamer consisting of alternating N-(2-methyloxyethyl)glycine (Nme) and N-(2-phenylethyl)glycine (Npe), as well as an N-(2-aminoethyl)glycine (Nae) at the N-terminus. The sequence formula of the peptoid is Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, where Ac is the acetyl group. The synthesis takes place in a commercially available solid-phase reaction vessel. The rink amide resin is used as the solid support to yield the peptoid with an amide group at the C-terminus. The resulting peptoid product is subjected to sequence analysis using a triple-quadrupole mass spectrometer coupled to an electrospray ionization source. The MS/MS measurement produces a spectrum of fragment ions resulting from the dissociation of charged peptoid. The fragment ions are sorted out based on the values of their mass-to-charge ratio (m/z). The m/z values of the fragment ions are compared against the nominal masses of theoretically predicted fragment ions, according to the scheme of peptoid fragmentation. The analysis generates a fragmentation pattern of the charged peptoid. The fragmentation pattern is correlated to the monomer sequence of the neutral peptoid. In this regard, MS analysis reads out the sequence information of the peptoids.

A protocol is described for the manual synthesis of oligo-peptoids followed by sequence analysis by mass spectrometry.

Síntese e análise de espectrometria de massa de Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug crisis in public health. Conventional urine drug testing based on a two-tier immunoassay screen followed by a gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) or liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method are expensive and prone to bias while being limited to targeted panels of known drugs of abuse (DoA). Herein, we outline an improved method for drug surveillance that allows for the resolution and detection of an expanded panel of DoA and their metabolites when using multisegment injection-capillary electrophoresis-mass spectrometry (MSI-CE-MS). Multiplexed separations of ten urine samples with a quality control by CE (&lt; 3 min/sample) in conjunction with full-scan data acquisition using a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS) under positive ion mode detection allows for the identification and quantification of DoA above recommended cut-off levels. An excellent resolution of drug isomers and isobars, including background interferences, are achieved when using MSI-CE-MS with an electrokinetic spacer between sample segments, where accurate mass/molecular formula together with the comigration of a matching deuterated internal standard and the detection of one or more bio-transformed metabolites facilitate DoA identification over a wider detection window. Additionally, urine samples can be analyzed directly without enzyme deconjugation for the rapid screening without complicated sample workup. MSI-CE-MS enables the surveillance of a broad spectrum of DoA that is required for the treatment monitoring of high-risk patients, including confirming prescribed drug adherence, revealing illicit drug use/substitution, and evaluating optimal dosage regimes as required for new advances in precision medicine.

Here we describe a high-throughput method for comprehensive drug surveillance that allows for the improved resolution and detection of large panels of drugs of abuse and their metabolites, with quality control based on multisegment injection-capillary electrophoresis-mass spectrometry.

Vigilância de drogas de alto rendimento e abrangente utilizando espectrometria de massa Multisegment eletroforese capilar-injeção

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug ...

Capillary Electrophoresis-based Hydrogen/Deuterium Exchange for Conformational Characterization of Proteins with Top-down Mass Spectrometry

Resolving conformational heterogeneity of multiple protein states that coexist in solution remains one of the main obstacles in the characterization of protein therapeutics and the determination of the conformational transition pathways critical for biological functions, ranging from molecular recognition to enzymatic catalysis. Hydrogen/deuterium exchange (HDX) reaction coupled with top-down mass spectrometric (MS) analysis provides a means to characterize protein higher-order structures and dynamics in a conformer-specific manner. The conformational resolving power of this technique is highly dependent on the efficiencies of separating protein states at the intact protein level and minimizing the residual non-deuterated protic content during the HDX reactions. 
Here we describe a capillary electrophoresis (CE)-based variant of the HDX MS approach that aims to improve the conformational resolution. In this approach, proteins undergo HDX reactions while migrating through a deuterated background electrolyte solution (BGE) during the capillary electrophoretic separation. Different protein states or proteoforms that coexist in solution can be efficiently separated based on their differing charge-to-size ratios. The difference in electrophoretic mobility between proteins and protic solvent molecules minimizes the residual non-deuterated solvent, resulting in a nearly complete deuterating environment during the HDX process. The flow-through microvial CE-MS interface allows efficient electrospray ionization of the eluted protein species following a rapid mixing with the quenching and denaturing modifier solution at the outlet of the sprayer. The online top-down MS analysis measures the global deuteration level of the eluted intact protein species, and subsequently, the deuteration of their gas-phase fragments. This paper demonstrates this approach in differential HDX for systems, including the natural protein variants coexisting in milk.

Presented here is a protocol for a capillary electrophoresis-based hydrogen/deuterium exchange (HDX) approach coupled with top-down mass spectrometry. This approach characterizes the difference in higher-order structures between different protein species, including proteins in different states and different proteoforms, by conducting concurrent differential HDX and electrophoretic separation.

Troca de hidrogênio/deutério à base de eletroforose capilar para caracterização conformacional de proteínas com espectrometria de massa de cima para baixo

Resolving conformational heterogeneity of multiple protein states that coexist in solution remains one of the main obstacles in the characterization of ...

Thermochemical Studies of Ni(II) and Zn(II) Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry

This article describes an experimental protocol using electrospray-ion mobility-mass spectrometry (ES-IM-MS) and energy-resolved threshold collision-induced dissociation (TCID) to measure the thermochemistry of the dissociation of negatively-charged [amb+M(II)+NTA]- ternary complexes into two product channels: [amb+M(II)] + NTA or [NTA+M(II)]-&#160;+ amb, where M = Zn or Ni and NTA is nitrilotriacetic acid. The complexes contain one of the alternative metal binding (amb) heptapeptides with the primary structures acetyl-His1-Cys2-Gly3-Pro4-Tyr5-His6-Cys7 or acetyl-Asp1-Cys2-Gly3-Pro4-Tyr5-His6-Cys7, where the amino acids&#39; Aa1,2,6,7 positions are the potential metal-binding sites. Geometry-optimized stationary states of the ternary complexes and their products were selected from quantum chemistry calculations (presently the PM6 semi-empirical Hamiltonian) by comparing their electronic energies and their collision cross-sections (CCS) to those measured by ES-IM-MS. From the PM6 frequency calculations, the molecular parameters of the ternary complex and its products model the energy-dependent intensities of the two product channels using a competitive TCID method to determine the threshold energies of the reactions that relate to the 0 K enthalpies of dissociation (&#916;H0). Statistical mechanics thermal and entropy corrections using the PM6 rotational and vibrational frequencies provide the 298 K enthalpies of dissociation (&#916;H298). These methods describe an EI-IM-MS routine that can determine thermochemistry and equilibrium constants for a range of ternary metal ion complexes.

Thermochemical Studies of NiII and ZnII Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry

This article describes an experimental protocol using electrospray-ion mobility-mass spectrometry, semi-empirical quantum calculations, and energy-resolved threshold collision-induced dissociation to measure the relative thermochemistry of the dissociation of related ternary metal complexes.

Estudos Termoquímicos de Ni(II) e Zn(II) Complexos Ternários utilizando Espectrometria de Ion Mobility-Mass

This article describes an experimental protocol using electrospray-ion mobility-mass spectrometry (ES-IM-MS) and energy-resolved threshold ...

Characterizing RNA Modifications in Single Neurons Using Mass Spectrometry

Post-transcriptional modifications (PTMs) of RNA represent an understudied mechanism involved in the regulation of translation in the central nervous system (CNS). Recent evidence has linked specific neuronal RNA modifications to learning and memory paradigms. Unfortunately, conventional methods for the detection of these epitranscriptomic features are only capable of characterizing highly abundant RNA modifications in bulk tissues, precluding the assessment of unique PTM profiles that may exist for individual neurons within the activated behavioral circuits. In this protocol, an approach is described&#8212;single-neuron RNA modification analysis by mass spectrometry (SNRMA-MS)&#8212;to simultaneously detect and quantify numerous modified ribonucleosides in single neurons. The approach is validated using individual neurons of the marine mollusk, Aplysia californica, beginning with surgical isolation and enzymatic treatment of major CNS ganglia to expose neuron cell bodies, followed by manual single-neuron isolation using sharp needles and a micropipette. Next, mechanical and thermal treatment of the sample in a small volume of buffer is done to liberate RNA from an individual cell for subsequent RNA digestion. Modified nucleosides are then identified and quantified using an optimized liquid chromatography-mass spectrometry method. SNRMA-MS is employed to establish RNA modification patterns for single, identified neurons from A. californica that have known morphologies and functions. Examples of qualitative and quantitative SNRMA-MS are presented that highlight the heterogeneous distribution of RNA modifications across individual neurons in neuronal networks.

Post-transcriptional modifications of RNA represent an understudied layer of translation regulation that has recently been linked to central nervous system plasticity. Here, sample preparation and liquid chromatography-tandem mass spectrometry approach is described for simultaneous characterization of numerous RNA modifications in single neurons.

Caracterizando modificações de RNA em neurônios únicos usando espectrometria de massa

Post-transcriptional modifications (PTMs) of RNA represent an understudied mechanism involved in the regulation of translation in the central nervous ...