Name: analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using a cold inlet system and electron impact mass spectrometry
Uploaded: 2014-09-05T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry at JoVE.com

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.

1. Prøvefremstilling <ol><li> Brug skræddersyede aflåselige reagensglas med en flange (Figur 1) til transport og overførsel af prøverne i massespektrometer. Inden påfyldning med prøve, evakuere låsbare reagensglas knyttet til et multiplum manifold Schlenk-linje og fjerne resterende vand ved opvarmning med en varmepistol. Udluft reagensglas med tør Argon og evakuere igen, mens opvarmning. </li><li> Fordyb den låsbare reagensglas ind i en kold fælde fyldt med flydende nitrogen (ADVARSEL: Vær...

<ol>
	<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. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+an+electrospray+ionization+mass+spectrometer+with+a+glovebox:+A+straightforward,+powerful,+and+convenient+combination+for+analysis+of+air-sensitive+organometallics.">Coupling an electrospray ionization mass spectrometer with a glovebox: A straightforward, powerful, and convenient combination for analysis of air-sensitive organometallics.</a> Organometallics. 27, 3303-3306 (2008).</li><li>Cooper, G. J. 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>

Købet af massespektre fra forbindelser, der nedbrydes under standard procedurer for prøveforberedelse er præsenteret i denne protokol. De præsenterede teknik er beregnet til analyse af metal organyls, silaner og phosphan, som er stærkt modtagelige for oxidation og / eller hydrolyse, hvilket gør det interessant, især uorganiske kemikere. For at opnå optimale resultater, vakuum eller luftfrie betingelser skal bevares hele analysen. Derfor protokollen bør følges omhyggeligt. I tilfælde analytten kommer i kontakt...

Analysen af ​​forbindelser, såsom metal organyls, silaner eller phosphanes ved massespektrometri er ikke altid muligt. Adskillige af disse forbindelser er kendt for at nedbrydes hurtigt ved kontakt med luft. Derfor den mest afgørende skridt, når måling massespektre er prøveforberedelse, overførsel af analysanden i massespektrometer og ion-generation i tilstedeværelse af luft. I denne protokol, beskriver vi en strategi for at opfylde disse krav, og fremlægge en fjord-system, som gør det muligt at opnå massespektre af flygtige forbindelser ikke tidligere, der skal analyseres ved massespektrometri på grund af deres vanskelige håndtering og hurtig nedbrydning under omgivende betingelser. Derved entydig identifikation af nye eller eksisterende flygtige metal organyls, silaner og phosphanes, der er modtagelige for oxidation eller hydrolyse, kan nu udføres med bistand fra massespektrometri. Der er to krav, der skal opfyldes for at analysere forbindelser, somer modtagelige for oxidation eller hydrolyse: prøve forberedelse og ion generation under inerte betingelser. Den sidste forudsætning let kan opfyldes ved hjælp af et massespektrometer med en ionkilde, der opererer under vakuum. Dette er tilfældet med de fleste matrix-assisteret laser-desorption / ionisering (MALDI) massespektrometre og med alle elektron impact ionisering (EI) massespektrometre 1,2. Elektrospray (ESI) ikke umiddelbart kompatible til analyse af forbindelser, der er modtagelige for oxidation eller hydrolyse, som ionisering foregår under omgivelsesbetingelser 3. Men for nogle forbindelser, som reagerer ikke kraftigt med oxygen eller vand, tørring og forstøvning af gas, som de fleste ESI kilder drives tilstrækkeligt til analyse ved massespektrometri 4. Dette er også tilfældet for Ionisering strategier svarende til ESI, fx lav temperatur ESI, lav temperatur atmosfærisk tryk ionisering, og lav temperatur flydende sekundær ion masse spectrometry 5-7. I modsætning hertil prøveforberedelse og overførsel til ionkilden under inerte betingelser er meget mere udfordrende. Både MALDI og ESI instrumenter er blevet kombineret med handskebokse for at muliggøre prøveforberedelse af forbindelser, der er modtagelige for oxidation og / eller hydrolyse i en indifferent atmosfære 4,8. Den massespektrometer grænseflader til handskerummet enten med en overførsel kapillær (ESI) eller direkte fastgjort til handskerummet (MALDI). Koblingen af en handskerummet til et massespektrometer via en overførsel kapillær vil også være muligt at bruge en anden ionisering strategi - flydende felt indsprøjtning desorption / ionisering (LIFDI) - med hvilken analysen af følsomme forbindelser blev rapporteret 9,10. Derudover MALDI og LIFDI ikke er egnede til analyse af stærkt flygtige forbindelser. MALDI kræver co-krystallisering af analysanden med en matrix og LIFDI kræver aflejring af analytten på en emitter fra en opløsning. Med både ionisering strategier er det meget sandsynligt, at analysanden vil fordampe sammen med opløsningsmidlet. I modsætning til MALDI instrumenter, EI massespektrometre normalt tilbyde flere metoder til at indføre prøven i ionkilden: den direkte indløb sonde (små mængder af faste stoffer, olier eller voks er deponeret i en aluminium smeltedigel, der indføres ved hjælp af en stødstang) , en skillevæg indløb (for væsker) eller kobling med en gaskromatograf. Igen, i det mindste en del af prøven overførslen finder sted under omgivelsesbetingelser og er vanskelig at udføre under en inert atmosfære. I 1960&#39;erne blev en prøve indsugningssystem præsenteret som muliggør indførelse af prøver under vakuum i ionkilden af et EI instrument - alle glas opvarmet indsugningssystem (AGHIS) 11,12. Her blev prøven placeret i en forseglet stykke glas kapillarrør, som blev indsat i AGHIS. Efterfølgende blev AGHIS evakueretog glasbeholderen med prøven blev brudt. Den AGHIS blev derefter opvarmet for at fordampe prøven, som nåede ionkilde af et EI massespektrometer ved hjælp af en lækage. Når kapillarrøret med prøven blev fremstillet i en handskekasse, kan prøven indføres i massespektrometret, uden kontakt med luft. Men AGHIS er et apparat, som ikke er kommercielt tilgængelige og vanskelig at samle selv for en dygtig glaspuster værksted. På grund af de store dimensioner skifte mellem direkte indløb ved hjælp af en skubbestang og AGHIS er ikke ligetil. I vores massespektrometri laboratorium har vi udviklet et lignende indløb system i stil med den AGHIS. , Da det ikke er muligt at opvarme indsugningssystemet analytten har imidlertid at udvise en vis flygtighed i at komme ind i ionkilden i massespektrometret. Volatiliteten analysanden, skal være tilstrækkelig til at give mulighed for overførsel af forbindelsen under vakuum ved flydende kvælstof temperature - enten ved kogning eller sublimering. Den skræddersyede indløb system består af en rustfri stålplade, som er anbragt på den direkte indløb, et rustfrit stålrør med en nåleventil og en flange, som et aflåseligt reagensglas, som indeholder prøven kan fastgøres. Installationen af ​​den kolde fjord system kræver ingen ændringer af massespektrometer (Autospec X Vacuum generatorer, nu Waters Corp, Manchester, UK) - skift mellem kold indsugningssystem og direkte indløb ved hjælp af en stødstang kan udføres nemt på få sekunder. Den præsenterede indløb system er særlig brug, når metal organyls, silaner eller phosphanes, der er modtagelige for oxidation eller hydrolyse, skal analyseres. Disse forbindelser er almindeligt analyseret ved hjælp af kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi eller infrarød (IR) spektroskopi. Desværre er disse metoder tillader ikke altid en entydig identifikation af en forbindelse, fordi de giver incomplete information, fx, når elementer, såsom chlor eller brom er en del af molekylet. Gas elektron diffraktion på den anden side er i stand til at give detaljerede oplysninger om analysanden dog metoden er meget tidskrævende, er vanskelig prøveforberedelse, og kun få grupper er i stand til at foretage disse analyser 13,14. Her den kolde fjord system til analyse af metal organyls, silaner eller phosphanes, der er modtagelige for oxidation eller hydrolyse af EI massespektrometri er til stor nytte for (i) organiske kemikere muliggør entydig identifikation af nye forbindelser ved at forsyne dem med oplysninger om massen af ​​et molekyle og af karakteristiske fragmentioner. Den eneste forudsætning for måling af massespektre for et stof er en vis volatilitet ved reduceret tryk.

<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

Denne video præsenterer en protokol for massen spectrometrical analyse af flygtige og oxidationsfølsomme forbindelser under anvendelse af elektron virkning ionisering. Analysen af flygtige og oxidationsfølsomme forbindelser ved massespektrometri er ikke let at opnå, da alle state-of-the-art massespektrometriske metoder kræver mindst én prøve forberedelse trin, fx opløsning og fortynding af analysanden (elektrosprayionisering), samarbejde -crystallization af analysanden med en matrix forbindelse (matrix-assisteret laser desorption / ionisering) eller overførsel af de præparerede prøver i ioniseringskilde massespektrometrets, der skal udføres under atmosfæriske betingelser. Her er brugen af ​​en prøve indsugningssystem beskrevet som muliggør analysen af ​​flygtige metal organyls, silaner og phosphanes anvender et felt sektor massespektrometer udstyret med en elektron impact ionisering kilde. Alle prøveforberedelse skridt og introduktion prøven i ion-kildemassespektrometer finde sted enten under luftfrie betingelser eller under vakuum, således at analysen af ​​forbindelser stærkt modtagelige for oxidation. De præsenterede teknik er især interessant for uorganiske kemikere, der arbejder med metal organyls, silaner eller phosphanes, som skal håndteres med inerte betingelser, såsom Schlenk-teknik. Princippet om operationen er præsenteret i denne video.

En EI-massespektrum af tris (trifluormethyl) phosphan er præsenteret i figur 3, en forbindelse, som nedbrydes hurtigt ved kontakt med luft (figur 4). De præsenterede grænseflade muliggør ligetil måling af massespektre for disse forbindelser. Driften af ​​det nye interface er nemt og hurtigt og udgør ingen hindring, når du betjener massespektrometer med en rutinemæssig direkte indløb ved hjælp af push-stang. ...

Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry at JoVE.com

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

Analyse af flygtige og oxidationsfølsomme Forbindelser med kold indsugningssystem og Electron Impact massespektrometri

Denne video præsenterer en protokol for massen spectrometrical analyse af flygtige og oxidationsfølsomme forbindelser under anvendelse af elektron virkning ionisering. De præsenterede teknik er især interessant for uorganiske kemikere, der arbejder med metal organyls, silaner eller phosphanes som skal håndteres med inerte betingelser, såsom Schlenk-teknik.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

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

Målrettede Metabolomics fra biologiske kilder Brug Ultraperformance væskekromatografi-højopløsningsmassespektrometri (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 ...

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

Visualisering af Ambient massespektrometri med brug af Schlieren Photography

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

Hurtig High-throughput Arter Identifikation af Botanisk Materiale Brug Direct Analyse i Real Time High Resolution massespektrometri

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

Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry

Analysere foto-oxidation af 2-propanol på indendørs luft koncentrationer ved hjælp af feltet asymmetriske Ion mobilitet massespektrometri

We demonstrate a versatile protocol to be used for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) volatile ...

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

Fizzy Ekstraktion af flygtige organiske forbindelser kombineret med atmosfærisk tryk kemisk ionisering Quadrupole massespektrometri

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

Real-time ånde analyse ved hjælp af sekundære Nanoelectrospray ionisering koblet til høj opløsning massespektrometri

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

Syntese og massespektrometri analyse af 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

Høj overførselshastighed og omfattende stof overvågning ved hjælp af Multisegment injektion-kapillær elektroforese massespektrometri

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

Ion Mobility-Mass Spectrometry Techniques for Determining the Structure and Mechanisms of Metal Ion Recognition and Redox Activity of Metal Binding Oligopeptides

Ion Mobility-massespektrometri teknikker til bestemmelse af strukturen og mekanismerne for metal Iongenkendelse og Redoxaktivitet af metal bindende oligopeptider

Electrospray ionization (ESI) can transfer an aqueous-phase peptide or peptide complex to the gas-phase while conserving its mass, overall charge, ...

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

Kapillær elektroforesebaseret hydrogen/deuteriumudveksling til konformationskarakterisering af proteiner med top-down massespektrometri

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