Dalam bidang analisis molekuler, sedikit masalah yang sama umumnya dengan membedakan isomer. Ini adalah senyawa yang memiliki rumus molekuler yang sama tetapi susunan atom yang berbeda. Karena rumus kimia mereka identik, mereka juga memiliki massa molekul yang sama persis. Ini menimbulkan pertanyaan besar. Jika spektrometri massa resolusi tinggi (HRMS) bekerja dengan mengukur massa dengan presisi yang luar biasa, bagaimana mungkin memisahkan senyawa ini yang memiliki massa yang sama?
Solusinya adalah rencana multi-langkah yang melakukan lebih dari sekedar mengukur massa. Para ilmuwan dapat mengetahui perbedaan struktural kecil yang menentukan isomer dengan menggabungkan kekuatan HRMS dengan metode pemisahan dan fragmentasi canggih. Ini adalah keterampilan penting di bidang seperti farmasi, ilmu lingkungan, dan keamanan makanan. Mengapa? Karena efek biologis satu isomer dapat benar-benar berbeda dari yang lain.
Tantangan Utama: Isomer Memiliki Massa yang Sama
Pertama, mari’ Dapatkan mitos yang luas dari jalan. Keuntungan terbesar dari HRMS adalah bahwa dapat secara akurat mengukur ion’ rasio massa-muatan (m/z) ke ratusan tempat desimal. Hal ini memungkinkan analis untuk memastikan molekul’ komposisi unsur yang benar-benar. Misalnya, HRMS tidak memiliki kesulitan dalam memisahkan dua senyawa dengan massa nominal 28 Da, seperti CO (massa tepat 27,9949 Da) dan N. ₂ (massa yang tepat 28.0061 Da).
Tetapi isomer struktural seperti dibutil phthalate (DBP) dan diisobutyl phthalate (DIBP) keduanya memiliki massa yang sama (278,1518 Da). Keduanya adalah plasticizer umum dengan rumus molekuler C ₁₆H₂₂O₄. Jadi, hanya dengan mengukur massa mereka, tidak peduli seberapa akurat, tidak dapat memisahkannya. Lalu bagaimana para analis dapat memecahkan teka-teki ini?
Strategi 1: Pemisahan dalam Waktu dengan Kromatografi
Cara yang paling efektif dan umum untuk membedakan isomer adalah memisahkannya sebelum mereka masuk ke spektrometer massa. Ini adalah tugas kromatografi.
Peran Kromatografi Cairan dan Gas
Kromatografi cair (LC) dan kromatografi gas (GC) memisahkan molekul berdasarkan sifat fisik dan kimia yang berbeda, seperti polaritas, ukuran, dan bentuk. Isomer memiliki atom yang sama, tetapi struktur 3D yang berbeda membuat mereka berinteraksi dengan cara yang berbeda dengan bahan di dalam kolom kromatografi. Akibatnya, satu isomer akan bergerak melalui kolom lebih cepat atau lebih lambat daripada yang lain. Hal ini menyebabkan mereka keluar pada waktu retensi yang berbeda.
Misalnya, Anda dapat mendapatkan pemisahan bersih DBP dan DIBP menggunakan metode LC standar. Mereka memasuki detektor MS dengan m / z yang sama, tetapi mereka melakukannya pada saat yang berbeda. Satu mungkin muncul pada 5,2 menit, dan yang lain pada 5,5 menit. Hal ini memungkinkan identifikasi dan pengukuran yang jelas.
Pentingnya Sistem Pemisahan Berkinerja Tinggi
Mendapatkan pemisahan berbasis waktu yang baik ini membutuhkan sistem kromatografi yang sangat kuat dan tepat. Untuk memecahkan isomer yang sangat mirip secara struktural, kromatograf cair berkinerja tinggi (HPLC) seperti PERSEE L600 harus memberikan elusi gradien yang stabil dan akurat pada tekanan tinggi. Apa’ Selain itu, kekuatannya untuk bekerja secara andal hingga 9.000 psi memberikan kekuatan pemecahan yang diperlukan untuk memisahkan pasangan isomer yang keras. Hal ini memastikan bahwa setiap zat memasuki spektrometer massa sebagai puncak murni dan terpisah. Ini mengubah masalah massa menjadi masalah waktu sederhana.
Strategi 2: Diferensiasi oleh Struktur dengan Tandem Mass Spectrometry (MS / MS)
Bagaimana jika isomer dapat’ t dipisahkan sepenuhnya dengan kromatografi? Dalam situasi itu, analis menggunakan alat utama kedua mereka: spektrometri massa tandem (MS / MS), yang memeriksa struktur molekuler itu sendiri.
Struktur melalui Fragmentasi
Tandem MS adalah proses dengan beberapa tahap. Pertama, spektrometer massa mengisolasi ion yang sedang dipelajari (ion prekursor) - dalam kasus kita, ion pada m / z 278.1518. Isolasi ini kemudian terfragmentasi. Hal ini biasanya dilakukan melalui disosiasi yang diinduksi tabrakan (CID) atau disosiasi tabrakan energi lebih tinggi (HCD), di mana dipecah menjadi “ yang lebih kecil. produk ion. ”
Fragment Unik sebagai Sidik Jari Struktural
Isomer memiliki susunan ikatan yang berbeda dan titik lemah struktural. Karena itu, mereka akan berfragmen dengan cara yang berbeda. Mereka akan membuat kelompok ion produk yang berbeda atau ion produk yang sama tetapi dalam jumlah relatif yang berbeda. Pola fragmentasi yang dihasilkan ini adalah tanda tangan unik untuk setiap isomer’ Struktur S.
Untuk melanjutkan contoh kami, spektrum fragmentasi DBP dan DIBP menunjukkan perbedaan yang jelas dalam ion produk mereka. Hal ini memungkinkan seorang analis dengan percaya diri membedakan mereka bahkan jika mereka kebetulan melarikan diri dari kolom kromatografi pada saat yang sama.
Peran Dasar HRMS: Memkonfirmasi Titik Mulai
HRMS dapat’ t membedakan isomer dengan massa saja, tetapi tugasnya masih penting. Ini memberikan rumus unsur yang jelas sejak awal (misalnya, mengkonfirmasi C ₁₆H₂₂O₄). Dengan melakukan ini, sangat menyusut daftar calon yang mungkin dan memberi analis tempat yang percaya diri untuk memulai. Jawabannya adalah “ dari apa itu terbuat? ” Pertanyaan. Dengan demikian, ini membersihkan jalan untuk kromatografi dan MS / MS untuk menjawab “ Bagaimana itu disatukan? ” Pertanyaan.
Aplikasi praktis di seluruh industri
Pendekatan multi-bagian untuk analisis isomer ini sangat penting dalam banyak bidang:
- Pengembangan farmasi: Beritahu sebuah narkoba’ bentuk aktif selain stereoisomer yang kurang aktif atau beracun.
- Pemantauan Lingkungan: Membedakan antara versi polutan yang sangat beracun dan kurang berbahaya seperti polychlorinated biphenyls (PCB).
- Keselamatan makanan: Menemukan sisa pestisida tertentu atau kontaminan yang mungkin isomer dengan bagian alami makanan.
PERSEE: Memungkinkan Aliran Kerja Analisis Lanjutan
Melakukan tugas analitis yang kompleks ini dengan sukses membutuhkan peralatan yang kuat dan dapat diandalkan. Persee, pembuat terpercaya dengan pengalaman kembali ke tahun 1991, menawarkan berbagai instrumen yang dibangun untuk akurasi dan presisi. dari mereka Sistem HPLC L600, yang memberikan kekuatan pemisahan garis depan yang diperlukan untuk analisis isomer, untuk berbagai spektrometer dan kromatograf mereka, PERSEE adalah didedikasikan untuk menyediakan alat-alat modern Hari ini’ laboratorium di sekolah dan industri tergantung.
Ringkasan Wawasan Kunci
Spektrometri massa resolusi tinggi adalah bagian utama dari analisis modern. Namun, membedakan isomer membutuhkan rencana multi-langkah:
- Yayasan: Pertama, HRMS digunakan untuk mengukur massa yang tepat. Ini secara akurat menemukan senyawa’ Rumus unsur unik.
- Metode Utama: Kromatografi (LC atau GC) adalah alat utama yang digunakan untuk memisahkan isomer dalam waktu berdasarkan perbedaan struktural mereka sebelum mereka sampai ke detektor.
- Alat Konfirmasi Kunci: Spektrometri massa tandem (MS/MS) digunakan untuk membedakan isomer dengan mempelajari pola fragmentasi unik mereka, yang bertindak sebagai sidik jari struktural.
- Tulang punggung instrumen: Kesuksesan seluruh proses ini tergantung pada instrumen yang kuat dan andal, di mana mitra terpercaya seperti PERSEE menyediakan perangkat keras penting untuk pekerjaan analitis yang kompleks.
FAQ:
Q1: Apa keuntungan utama menggunakan HRMS dibandingkan spektrometri massa konvensional?
J: Manfaat terbesar adalah kekuatannya untuk mengukur massa yang tepat ke banyak tempat desimal. Hal ini memungkinkan penentuan pasti dari molekul’ Rumus unsur. Ini adalah langkah pertama yang penting yang tidak dapat dilakukan MS biasa.
Q2: Dapatkah pendekatan gabungan ini membedakan semua jenis isomer?
A: Campuran kromatografi dan MS tandem sangat kuat untuk membedakan sebagian besar isomer struktural dan posisional. Namun, beberapa stereoisomer (enantiomer) dapat sangat rumit dan mungkin masih membutuhkan teknik khusus seperti kromatografi chiral untuk sepenuhnya diselesaikan.
Q3: Mengapa pemisahan kromatografi begitu penting saat menganalisis isomer?
A: Isomer sering memiliki massa yang sama persis dan dapat membuat fragmen yang sama. Karena ini, kromatografi menambahkan dimensi pemisahan lain (waktu). Ini memastikan isomer yang berbeda mencapai detektor pada waktu yang berbeda, yang sangat menyederhanakan analisis dan membantu menghindari identifikasi yang salah.
