Upload
sugabagus
View
352
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
Spektroskopi Massa
Spektroskopi Masssa adalah alat untuk mendapatkan BERAT MOLEKUL. Alat ini mengukur m/z, yaitu perbandingan MASSA terhadap muatan (umumnya muatan +1). Contoh:
Spektroskopi Massa
Prinsip dasar alat spektroskopi massa:
IONISASI IONISASI ANALISISMASSA
ANALISISMASSA DETEKSIDETEKSI
Fasa Gas (< 10-6 mmHg)
Ionisasi oleh tumbukan elektron (EI), fasa gas, M+.Ionisasi oleh reaksi kimia (CI), fasa gas, (M+H)+, (M+NH4)+
Ionisasi secara desorpsi (DI), fasa padat, (M+H)+, (M+Na)+
Ionisasi spray (SI), fasa cair (larutan), (M+H)+
Ionisasi: Tumbukan Elektron (EI)
molekul(10-5 Torr)
e-
ruang analisis massa
tegangan listrik 70 eV
Cara ionisasi dengan tumbukan elektron (70 eV) menghasilkan ion positif radikal (M+., ~ 0,01%) berenergi tinggi sehingga sebagian radikal M+ akan terpecah-pecah sebelum dianalisis dan mencapai detektor
F dan f = pecahan dari M+ radikal
Contoh spektrum massa hasil tumbukan elektron (C14H19NO4)
m/z pada:209192164148120...dst
[M]+
Ion positif radikal dari molekul
-56
fragmen netral
Ion positif radikal
ion-ion pecahan
-47
fragmen radikal
Ion positif
Fragmen paling stabil (puncak dasar)
Contoh: spektrum massa hasil tumbukan elektron hasil pirolisis polimer polietilen (15 eV)
n = 4
Kelemahan metoda ionisasi tumbukan elektron (EI)
• Hanya sesuai untuk molekul-molekul kecil (Mr < 400)• Molekul yang tidak stabil oleh panas, tidak dapat memberikan M+.
• Seringkali menghasilkan kelimpahan ion M+. yang sangat rendah (< 10%) ⇒ meragukan interprestasi
Keuntungan metoda ionisasi tumbukan elektron (EI)
• Harga peralatan relatif lebih murah• Adanya ion-ion pecahan membantu dalam identifikasi gugus fungsi
(aspek struktural)• Sesuai untuk analisis dan identifikasi minyak (GC-MS)
Ionisasi: Ionisasi Kimia (CI)
Metoda ionisasi sama dengan EI, tetapi menggunakan gas ion sebagai agen pengionan molekul ⇒ tekanan 0,1 – 2 Torr
(pembentukan pereaksi ion)
(transfer proton ke M)
(reaksi adisi elektrofilik)
Pereaksi ion yang lazim digunakan:CH5
+, (CH3)3C+, dan NH4+
Contoh spektrum massa hasil ionisasi kimia (CI)
M+. = 171-17 = 154
[M+. – CH3]
BAGAIMANA UNTUK MOLEKUL BESAR ?
(sehingga sulit dibuat fasa gas)
DAN
KELIMPAHAN ION MOLEKUL YANG BESAR ?
(sehingga penetapan Mr menjadi pasti)
Ionisasi: Ionisasi oleh medan listrik (FI, Field Ionization)Metoda ionisasi dilakukan dengan cara pengambilan elektron oleh medan listrik yang yang sangat tinggi (107 – 108 V/cm) pada fasa gas, sehingga dihasilkan ion M+ radikal dengan energi internal lebih rendah dari metoda tumbukan elektron
pembentuk medan listrik
celah pemusat
ke analisis massa
pelat ekstraksi107 – 108 V/cm
Contoh perbandingan spektrum EI-MS dan FI-MS
Polietilen 630
distribusi massa polimer tidak tampak karena adanya fragmentasi (cenderung menghasilkan massa rendah)
Contoh perbandingan spektrum EI-MS dan FI-MS
Polietilen 630
distribusi massa polimer
Contoh FI-MS polistiren 12500
distribusi massa polistiren dari 9000 – 15000 (9 – 15 kDa)
Ionisasi: metoda tumbukan atom cepat (FAB)Sampel yang akan diukur dicampur dengan cairan kental (gliserol,tiogliserol, 3-nitrobenzilalkohol, atau dietanolamin) sebagai matriks, dan ditembak dengan atom yang dipercepat (kilo eV)
Analisis Massa
campuran sampel dan matriks
partikel penumbuk
[M + H]+[M + Na]+[M + K]+
Contoh spektrum FAB-MS (tetramer resveratrol dari tumbuhan Meranti)
Contoh spektrum FAB-MS (tetramer resveratrol dari tumbuhan Meranti)
Contoh spektrum FAB-MS (poli-bisfenol-karbonat)
a) A + dimetilkarbonatb) Metanolisis dari A dengan berat molekul tinggi
Ionisasi: metoda MALDI (matrix-assisted laser desorption ionization)• Sampel yang akan diukur dicampur dengan larutan matriks.• “Setetes” larutan (sampel+matriks) dikeringkan di atas pelat emas yang
diberi tegangan tinggi• Sampel+matriks yang kering disinari dengan sinar laser UV (atau IR)
Matriks UV yang lazim digunakan
Ionisasi: metoda MALDI (matrix-assisted laser desorption ionization)Mekanisme pengionan pada MALDI
sinar l
aser
sampel + matriks
ion-ion terlepas dari matriks
AnalisisMassa
Ionisasi: contoh spektrum MALDI-MS
Polistiren330000
Polistiren600000
Polistiren900000
+
+
+
2+3+
4+
2+
3+4+
2+
Ionisasi: contoh spektrum MALDI-MSPerbandingan hasil MALDI-MS dengan metoda konvensional
Ionisasi: Electro Spray Ionization (ESI)
Contoh spektrum ESI-MS (tetramer resveratrol dari tumbuhan Meranti)
ANALISIS MASSA(pemisahan partikel ion sesuai dengan nilai m/z)
• Analisis dengan cara kuadrupol• Analisis dengan medan magnet
• Analisis dengan waktu terbang (TOF)• Analisis massa resolusi tinggi
Analisis massa dengan kuadrupolPrinsip kerja: partikel dibuat berosilasi secara stabil melewati celah empat batang listrik DC, sehingga dapat memasuki detektor; partikel yang tidak dapat berosilasi stabil akan terbuang. Dengan cara scanning (variasi voltase), maka masing-masing partikel dengan nilai m/z masing-masing dapat terpisahkan satu dengan yang lain pada saat memasuki detektor
Analisis massa dengan medan magnetPrinsip kerja: dengan memvariasikan medan magnet B, maka partikel ion dengan nilai m/z masing-masing dapat memasuki detektor
Analisis massa dengan waktu terbang (TOF)Prinsip kerja: dengan memberikan energi kinetik yang sama, maka masing-masing partikel dengan nilai m/z tertentu akan memasuki detektor pada waktu yang berbeda-beda
BEBERAPA PENERAPAN
• Bidang Biokimia• Bidang Polimer
• Bidang Kimia Anorganik• Bidang Kimia Organik
Identifikasi hasil hidrolisis β-kasein dengan tripsin
Penyerapan dengan ZrP-pSi
Tanpa penyerapan dengan ZrP-pSi
Identifikasi hasil hidrolisis α-kasein dengan tripsin
Identifikasi hasil hidrolisis α-kasein dengan tripsin
BEBERAPA PENERAPAN
• Bidang Biokimia• Bidang Polimer
• Bidang Kimia Anorganik• Bidang Kimia Organik
Spektrum massa MALDI-TOF sampel polikarbonat (PC)
Spektrum massa MALDI-TOF pirolisis PC pada 300 oC
Spektrum massa MALDI-TOF pirolisis PC pada 300 dan 350 oC
Komposisi polimer PC
Spektrum massa MALDI-TOF pirolisis PC pada 450 oC (30 menit)
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Teknik ini adalah cara cepat mengidentifikasi senyawa dalam suatu campuran.
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Spektrum massa metoda EI dan CI dari puncak kromatogram no. 2
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Penggunaan GC-MS dalam mendeteksi keadaan molekuler atmosfir Mars
pesawat Viking yang pernah diluncurkan ke Mars
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Hasil pengukuran GC-MS pada ketinggian sekitar 135 km dari permukaan Mars
CO2
CO2ArO2
O2
Ar H2O
N2/CO
N2
Penentuan rumus molekul dengan spektroskopi massa resolusi tinggi Contoh: penentuan rumus molekul suatu senyawa baru
yang diisolasi dari Morus macroura
C28H24O8(488.1471)
OH
OH
OHOH
OH
OH
OH
OH
7'
8'
7
8
Identifikasi Protein (Enzim) dengan ESI-MSContoh: protein yang diidentifikasi dari ekstrak E. coli
Pengembangan lebih lanjut: SELDI-MS, Surface Enhancement Laser Desorption Ionization dan HPLC-MS
Identifikasi Interaksi antar Biomakromolekul (RNA) dengan obat
Contoh: identifikasi TAR-RNA dengan Neomisin dan peptida Tat
HPLC-MS dalam identifikasi metabolit
Contoh: identifikasi dan kuantifikasi likopene dalam jaringan prostat pada pasien yang diberi suplemen saus tomat
HPLC-NMR-MS dalam identifikasi metabolit
Contoh: identifikasi hasil transformasi 4-triflorometil-2-bromoanilin dalam tikus