msFineAnalytic Ver.2를 이용한 아크릴 수지 통합 분석 [GC-TOFMS 애플리케이션]
엠에스팁 No.300
일반
전자 이온화(EI)는 GC-MS 시스템에서 일반적으로 사용되며 광범위한 단편화가 특징인 질량 스펙트럼을 생성합니다. 이 경우 화합물은 일반적으로 질량 스펙트럼 데이터베이스에 대해 단편화 패턴을 검색하여 식별됩니다. 그러나 분자 이온은 EI 질량 스펙트럼에서 약하거나 없을 수 있습니다. 반대로 전계 이온화(FI), 광이온화(PI) 및 화학적 이온화(CI)와 같은 연성 이온화 방법은 분자 이온을 최소한의 단편화로 제공할 수 있습니다. 또한 고해상도 시간 비행 질량 분석기(HRTOFMS)를 사용하여 분자 이온과 조각 이온 모두의 정확한 질량을 측정할 수 있습니다. 정확한 질량 및 분자량 정보를 기존 라이브러리 검색 결과와 결합하면 데이터베이스 검색만으로는 불충분한 식별 정확도를 높일 수 있습니다.
2018년에 msFineAnalysis Ver.1 소프트웨어가 출시되었습니다. 이 소프트웨어는 EI, 소프트 이온화 및 정확한 질량 측정으로 획득한 데이터가 자동으로 통합되어 GC-MS로 이러한 기술로 측정된 샘플에 대한 정성 보고서를 생성합니다. 최근 msFineAnalysis Ver.2가 기능이 추가된 향상된 버전으로 출시되었습니다. 이 작업에서는 이제 크로마토그래피 디콘볼루션을 포함하는 Ver.2의 변경 사항을 설명하고 새로운 기능을 사용하는 응용 프로그램을 제시합니다.
소프트웨어 향상
msFineAnalysis Ver.2의 변경 사항:
버전 2는 통합 분석 작업 흐름(MS 팁 275 참조)과 버전 1에서 개발된 TICC 피크 감지를 계속 사용합니다. 버전 1의 주요 변경 사항은 다음과 같습니다. 1) 향상된 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 2) 크로마토그래피 디콘볼루션, 3) 그룹 분석.
1) 개선된 GUI:
버전 2는 영어와 일본어의 두 가지 언어를 지원합니다. GUI는 통합 분석 결과 표와 크로마토그램을 단일 보기에 표시하도록 광범위하게 수정되었습니다. 색 구성표는 이제 다양한 종류의 색각을 가진 사람들의 가시성을 향상시키기 위해 CUD(Color Universal Design)로 표현됩니다.
2) 크로마토그래피 디콘볼루션:
Chromatographic deconvolution은 정보를 사용하여 질량 스펙트럼을 재구성합니다(m / z, 면적) 관찰된 이온의 정확한 질량을 사용하여 추출된 이온 크로마토그램(EIC)에서 검출된 피크. 이는 전체 이온 전류 크로마토그램(TICC)에서 단일 피크로 나타날 수 있는 공동 용리 성분에 대한 고품질 질량 스펙트럼을 제공합니다.
3) 그룹 분석:
그룹 분석은 공통 조각 이온 또는 공통 중성 손실이 있는 화합물에 대해 선택된 이온 크로마토그램을 생성하여 복잡한 혼합물에서 관련 화합물을 식별합니다. 이는 유사한 부분 구조를 갖는 성분 그룹 및 이성질체를 보다 쉽게 검사할 수 있게 합니다.
실험
시판되는 아크릴 수지를 모델 샘플로 사용하였다. JEOL JMS-T200GC GC-HRTOFMS를 분석에 사용하였고, Frontier Lab 열분해 주입구를 시료 전처리에 사용하였다. 또한 이 작업을 위해 시스템에 EI/FI 조합 이온 소스가 장착되었습니다. 결과 데이터는 msFineAnalysis 버전 2(JEOL)를 사용하여 분석되었습니다. 열분해 및 GC-HRTOFMS 분석 조건은 Table 1과 같다.표 1. 측정 조건
| [열분해 조건] | |
| 열분해기 | PY-3030D (프론티어 랩) |
| 열분해 온도 | 600 ° C |
| [GC 조건] | |
| 가스 크로마토 그래프 | 7890A GC(애질런트 테크놀로지스) |
| 단 | ZB-5MSi(페노메넥스), 30m x 0.25mm, 0.25μm |
| 오븐 온도 | 40°C (2min)-10°C/min-320°C (15min) |
| 사출 모드 | 분할 모드(100:1) |
| [MS 조건] | |
| 분광계 | JMS-T200GC(주) |
| 이온 소스 | EI/FI 조합 이온 소스 |
| 이온화 | EI+: 70eV, 300μＡ |
| FI+: -10kV, 40mA/30msec | |
| 질량 범위 | m / z 35-800 |
| [데이터 처리 조건] | |
| 소프트웨어 | msFineAnalysis(JEOL Ltd.) |
| 도서관 데이터베이스 | NIST17 |
| 관용 | ± 5MDA |
| 전자 | 이상한 |
| 요소 집합 | C:0-50, H:0-100, O:0-10 |
그림 1. 600°C에서 아크릴 수지 폴리머의 Py-GC/EI 및 Py-GC/FI 총 이온 전류 크로마토그램
그림 2. (a) 단량체, (b) 이량체 및 (c) 삼량체가 있는 관련 화합물의 EI 및 FI 질량 스펙트럼
결과 및 토론
그림 1은 GC/EI 및 GC/FI 측정에 대한 TICC 데이터를 보여줍니다. 메틸 아크릴레이트(MA)와 메틸 메타크릴레이트(MMA)가 높은 강도로 검출되었습니다. 이량체 및 삼량체는 각각 10분 및 18분의 체류 시간에서 관찰되었다. 그림 2는 단량체, 이량체 및 삼량체에 대한 일반적인 질량 스펙트럼을 보여줍니다. 분자 이온은 FI 질량 스펙트럼에서 높은 상대 강도로 검출되었지만 EI 질량 스펙트럼에서는 약하거나 존재하지 않았습니다. 많은 아크릴 수지 열분해물은 라이브러리 데이터베이스에 항목이 없기 때문에 라이브러리 검색만으로 구성 요소를 식별하기 어렵습니다. 또한 EI는 그림 2b 및 2c와 같이 많은 화합물에 대해 분자 이온을 생성하지 않기 때문에 소프트 이온화가 필수적입니다.
msFineAnalysis 자동 분석이 GC/EI 및 GC/FI 데이터에 사용되었을 때 161개의 구성 요소가 자동으로 감지되었습니다. 최종적으로 154개 성분 중 161개 성분의 분자식이 고유하게 식별되었습니다. 또한 정확한 질량 데이터에서 얻은 EI 조각 이온의 공식은 샘플 분자에 대한 구조 정보를 제공했습니다. 다음으로 그룹 분석을 사용하여 단량체, 이량체 및 삼량체를 검사했습니다. 결과는 표 2에 나와 있습니다. 161개 구성 요소 중 46개는 단량체, 이량체 및 삼량체와 직접 관련이 있습니다. 그룹 분석에서는 원하는 반복 단위 수식의 분자 이온을 지정하고 분석하여 분석 프로세스를 가속화합니다. 그룹 분석 결과를 내보낼 수 있으므로 표 2에 표시된 크로마토그램 피크 영역의 합계를 사용하여 상대 강도를 더 쉽게 계산할 수 있습니다. 검출된 다른 구성 요소에는 알킬 사슬이 단량체, 이량체 및 삼량체와 결합된 열분해 제품이 포함됩니다. .
표 2. Monomer, dimer, trimer 및 이들의 이성체에 대한 통합 정성 분석 결과
| 타입 | 화합물 | 공식 | Mw | 이성질체 | 크로마토그램 피크 면적의 합 | 상대 강도 [%] |
| 단위체 | 메틸 아크릴레이트(MA) 메틸 메타크릴레이트(MMA) |
C4H6O2 C5H8O2 |
86 100 |
2 3 |
55,268,874 837,060,254 |
5.8 88.0 |
| 다이머 | 석사 + 석사 석사 + MMA 종합격투기 + 종합격투기 |
C8H12O4 C9H14O4 C10H16O4 |
172 186 200 |
3 5 11 |
1,620,349 11,853,421 23,475,603 |
0.2 1.2 2.5 |
| 멀리 노예 | 석사 + 석사 + 석사 MA + MA + MMA 석사 + MMA + MMA MMA + MMA + MMA |
C12H18O6 C13H20O6 C14H22O6 C15H24O6 |
258 272 286 300 |
3 6 9 4 |
1,181,635 7,004,668 5,205,642 9,045,242 |
0.1 0.7 0.5 1.0 |
결론
통합 분석 방법은 라이브러리 검색 결과와 분자식 추정을 결합하여 일치 점수가 높은 데이터베이스 항목에서 매우 정확한 정성 분석 결과를 생성합니다. 또한 이 분석을 통해 데이터베이스 검색만으로는 식별할 수 없는 라이브러리 데이터베이스에 등록되지 않은 미지 성분에 대한 분자식을 결정할 수 있습니다. 통합 분석법을 통해 Match Factor 점수 수준에 관계없이 정확한 질량 결과에서 분자식을 결정할 수 있습니다. 이를 통해 후보 구성을 좁혀 GC/MS 정성 분석을 위한 이 소프트웨어의 효율성을 입증했습니다.
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