msFineAnalytic AI를 활용하여 전술성이 다른 두 가지 유형의 폴리프로필렌 분석 [GC-TOFMS 애플리케이션]
엠에스팁 No.427
개요
폴리프로필렌은 고강도, 내열성, 가공성이 우수하여 많은 산업용 제품에 사용됩니다. 폴리프로필렌은 입체규칙성을 가지며 측쇄의 메틸기 배열에 따라 이소택틱(isotactic), 신디오택틱(syndiotactic), 어택틱(atactic)으로 분류된다. 고분자 분석법으로 흔히 사용되는 열분해-GC-MS는 입체규칙성을 반영하는 여러 입체이성질체를 검출합니다. 이 MSTips에서는 isotactic과 atactic 두 가지 유형의 폴리프로필렌을 샘플로 사용하여 미지 화합물 구조 분석 소프트웨어인 msFineAnalysis AI로 분석했습니다.
그림 1 폴리프로필렌의 규칙성
실험
폴리프로필렌 펠릿(A) isotactic 및 (B) atactic(=비정질)을 샘플로 사용하였고 측정은 pyrolysis-GC-MS법으로 수행하였다. 샘플 중량은 0.2mg이었다. 반복 측정 횟수는 EI법에서 n=5회, FI법에서 n=1회였다. msFineAnalysis AI로 열분해 생성물에 대한 정성적 정보를 도출하였고, 차이 분석 기능으로 입체이성질체를 분류하였다. 측정 및 분석 조건을 표 1에 나타내었다.
표 1 측정 및 분석 조건
EI 방법의 TIC 크로마토그램
그림 2는 EI 측정 결과의 TIC 크로마토그램을 보여줍니다. 크로마토그램은 (A)와 (B)에서 대략 유사했습니다. (A)는 특히 끓는점이 높은 성분에 대해 전반적으로 더 강한 피크 강도를 가졌습니다.
그림 2 EI 방법의 TIC 크로마토그램
분산 성분 분석의 화산 플롯
그림 3은 분산 성분 분석의 화산 플롯을 보여줍니다. 각 플롯은 크로마토그램의 피크에 해당하며 가로축은 강도비, 세로축은 통계적 유의성(반복성)의 차이를 시각적으로 나타냅니다. 이 분석에서는 최대 피크에 대한 강도 비율이 최대 75%인 2개의 피크를 대상으로 했습니다. 두 샘플 모두에서 모든 피크가 검출되었지만 샘플 간에 강도가 달랐습니다.
그림 3 화산 플롯
C의 결과15H30 입체이성질체
확장된 TIC 크로마토그램은 C의 4개 피크(ID022-024)에 대한 그림 XNUMX에 나와 있습니다.15H30 입체이성질체.(A) 및 (B) 차이 분석 결과를 기반으로 한 피크 색상과 함께 두 개의 크로마토그램이 중첩됩니다. 참조에 따르면1), 이들 입체이성질체의 보유 순서는 이소택틱 => 어택틱 => 신디오택틱이었다. 이는 이번 실험 결과와 일치한다.
그림 4 EI 방법의 TIC 크로마토그램
그림 5는 각 피크의 질량 스펙트럼을 보여줍니다. 이들은 입체이성질체이기 때문에 질량 스펙트럼에서 유의한 차이가 관찰되지 않았다. EI 스펙트럼은 NIST 라이브러리에 등록되어 있지 않지만 이러한 피크의 분자식은 C로 유도되었습니다.15H30 FI 스펙트럼에서 검출된 분자 이온으로부터.
그림 5 EI/FI 방법의 질량 스펙트럼
그림 6은 피크 ID022에 대한 AI 구조 분석 결과를 보여줍니다. 폴리프로필렌에서 유래한 구조식은 높은 점수로 도출되었다.
그림 6 AI 구조 분석 결과(ID 022)
머무름 지수 및 사용자 라이브러리에 의한 입체이성질체 식별
AI 구조분석만으로 정성분석한 결과는 Table 2와 같다. AI 구조 분석은 입체이성질체를 구분할 수 없기 때문에 세 개의 피크 모두에 대해 동일한 화합물명(구조식)이 표시되었습니다.
표 2 정성분석 결과(AI 구조분석만 해당)
msFineAnalysis AI의 사용자 라이브러리는 이러한 입체이성질체를 식별하는 데 효과적입니다. 그림 7은 msFineAnalysis AI 사용자 라이브러리 등록의 스크린샷을 보여줍니다. 사용자 라이브러리에는 측정된 질량 스펙트럼, AI 구조 분석에서 파생된 화합물 이름 및 구조식, 머무름 지수 값을 등록할 수 있습니다. 화합물명에 입체이성질체명을 추가하면 후속 분석에서 식별이 가능해진다.
그림 7 사용자 라이브러리 등록 스크린샷
사용자 라이브러리를 이용한 정성분석 결과는 Table 3과 같다. 머무름 지수를 통해 입체이성질체를 식별할 수 있습니다. 여기에서 생성된 사용자 라이브러리는 NIST 형식을 준수하며 다른 호환되는 정성 분석 소프트웨어와 함께 사용할 수 있습니다. 이를 통해 QMS와 같은 저해상도 MS로 유사한 분석을 수행할 수 있습니다.
표 3 정성 분석 결과(유저 라이브러리 포함)
결론
JMS-T2000GC와 msFineAnalysis AI를 사용하여 NIST 라이브러리에 등록되지 않은 폴리프로필렌 열분해물의 구조식을 도출할 수 있었습니다. 또한 차이 분석 기능과 사용자 라이브러리를 이용하여 입체 이성질체를 식별할 수 있습니다. 축적된 데이터는 QMS와 같은 저해상도 MS로 확장할 수 있으며, JMS-T2000GC 및 msFineAnalysis AI 세트는 실험실의 분석 능력 향상을 기대할 수 있습니다.
참조
1) Shin Tsuge, Hajime Ohtani, Chuichi Watanabe (2011), 열분해 - GC/MS Data Book of Synthetic Polymers, Elsevier
