Изотопная метка в масс-спектрометрии

Другое важное применение масс-спектрометрии, основанное на использовании изотопов, состоит в исследовании обменных реакций с участием соединений, содержащих нерадиоактивные изотопы. Для определения скорости обмена изучают во времени содержание изотопа в продукте превращения меченого исходного вещества. Продукт или исходное соединение можно разложить до газообразного вещества, содержащего метку, и из масс-спектра получить изотопное отношение. Эти вещества можно также исследовать непосредственно, и из анализа изменений в спектре различных фрагментов можно установить местонахождение и количество метки. Определяя, какие пики в спектре изменяются при внедрении изотопа, можно выявить части молекулы, участвующие в обмене. С помощью метки и масс-спектрального анализа было показано, что эфирный кислород в продукте реакции метанола с бензойной кислотой принадлежит метанолу [c.324]

Как и в других методах количественного анализа, крайне желательно использовать внутренние стандарты, чтобы учесть не только погрешности на стадии пробоподготовки, но и погрешности за счет выхода ионизации. В масс-спектрометрии можно выбрать почти идеальный внутренний стандарт сравнения. Так как такой образец должен отсутствовать в исследуемом веществе и иметь физико-химические свойства, близкие к интересующему нас соединению, чаще всего выбирают вещества с изотопной меткой, как наиболее удовлетворяющие данным требованиям. Масс-спектрометрия позволяет различить естественные и меченые соединения. В ГХ-МС анализе меченый внутренний стандарт обычно имеет несколько меньшее время удерживания. [c.298]

С помощью меченых соединений часто изучают механизмы фрагментации молекул органических соединений в условиях масс-спектрометрии. В этом случае по сдвигу массового числа осколочного иона в спектре селективно меченного соединения можно определить состав иона, изучить процессы миграции атомов и групп атомов. Синтез меченых соединений используют также для решения структурно-аналитических задач. Меченые аналоги изучаемого вещества широко применяют в качестве внутренних стандартов при количественных масс-спектрометрических определениях веществ в больших объемах жидкостей, в частности биологических. С помощью масс-спектрометрии определяют содержание конкретного вещества и положение метки в изотопно-меченых аналогах при изучении механизмов органических реакций и путей трансформации биологически активных веществ в живых организмах и культуральных жидкостях. [c.76]

Интерпретация масс-спектра заключается в установлении вероятной структуры ионизованных фрагментов и возможных путей их образования из молекулярных ионов. Задача значительно облегчается, если известен элементный состав индивидуальных фрагментов. Элементный состав фрагментов определяют методом масс-спектрометрии высокого разрешения, введением изотопной метки в определенные положения молекулы, а также сравнением спектра со спектрами соответствующих модель-пых соединений. [c.410]

Мы не сказали о том, как можно использовать масс-спектрометрию для изучения реакций изотопного обмена или для локализации изотопной метки. [c.529]

Еще одной областью, в которой масс-спектрометрия имеет первостепенное значение, является определение изотопного состава. В первую очередь это необходимо в тех исследованиях, где используются метки стабильных изотопов. В частности, Н, С, или 0 используют для определения пути накопления вещества в человеческом теле или для выяснения путей биосинтеза в [c.301]

Применение изотопно-специфичных методов измерения (таких, как масс-спектрометрия), наличие подходящего изотопа, идентичность химического состава метки и определяемого компонента, равномерность перемешивания, точность дозировки метки, отсутствие посторонних загрязнений [c.474]

В принципе, все тяжелые изотопы можно определить методом масс-спектрометрии. Наличие в масс-спектрах пиков, соответствующих как молекулярным ионам, так и фрагментам, массовые числа которых на соответствующее число единиц массы выше нормальных значений, указывает на наличие изотопных ядер н их число в молекуле, а интенсивности этих пиков (в сравнении с обычными спектрами) позволяют определить их относительное содержание точность определения зависит от характеристик прибора. Для масс-спектрометрии требуется очень небольшое количество исследуемого вещества. Если спектр поддается интерпретации, то можно определить и положение тяжелых атомов в молекуле или, по крайней мере, в определенных ее участках, что в ряг е случаев может быть достаточным для решения конкретной задачи. В случае масс-спектрометрия является единственно возмол<ным методом исследования. Масс-спектрометрию в ряде случаев успешно применяли для выяснения путей биосинтеза или решения отдельных специфических задач, чаще всего для изучения механизмов окисления (путем определения числа и положения атомов кислорода, введенных в процессе инкубации в атмосфере Юг, а такл<е, например, и для проверки поликетидного происхождения атомов кислорода (с помощью [ 0г] уксусной кислоты в качестве источника метки). Удобно и иногда дает хорошие результаты введение (из С Ог) в карбоксильные группы. Единственным доступным изотопом азота является [c.474]

Общий недостаток метода применения тяжелых изотопов и их масс-спектрометрического определения заключается в его невысокой чувствительности, обусловленной, главным образом, относительно большим содержанием (около 1 %) природного С. По этой причине в масс-спектре любого органического соединения с десятью атомами углерода уже содержится изотопный пик , имеющий на одну единицу массы больше, чем молекулярный ион интенсивность этого пика составляет 11 % от интенсивности [М]+. В этих условиях присутствие 2 % меченого соединения с одним атомом или С, увеличивающее интенсивность пика иона [М+1]+ до 13%, заметить практически невозможно. Положение облегчается при введении нескольких меченых атомов в том же самом спектре природная интенсивность пика иона [М + 2] + составит только 1 % от интенсивности пика [М]+, так что добавление 2 % метки 2Н2 или можно обнаружить без труда. Однако и в этом случае точность определения невелика. Если такая точность удовлетворяет требованиям эксперимента, то масс-спектрометрия может служить очень удобным методом исследования. Таким образом, этот метод имеет хотя и ограниченные, но очень полезные сферы применения. Например, чувствительности метода масс-спектрометрии достаточно, чтобы вполне надежно определить число введенных в соединение меченых атомов, если полностью меченный в одном или нескольких положениях предшественник удается включить с разбавлением метки не более, чем в 50 раз, Масс-спектрометрия особенно удобна при работе с соединениями, меченными Н, когда полное дейтерирование предшественника обычно не представляет трудностей и когда желательно избежать проявления изотопных эффектов наглядным примером является широкое использование [Ме 2Нз] метионина для изучения процессов С-метилирования. [c.475]

Масс-спектрометрия до настоящего времени является одним из основных методов получения информации о массах ядер и атомов и оценки распространенности изотопов в природе. По соотношению масс изотопов материнского и дочернего излучений (пар и—РЬ, К— Аг, КЬ—8г) определяют возраст горных пород, геологических, археологических и других объектов. Изотопный масс-спектрометрический анализ щ)именяют в методе меченых атомов, когда в качестве метки используют стабильные изотопы. [c.364]

Наиболее интересным является вопрос о механизме фрагментации, который изучается с помощью изотопной метки. Эта область масс-спектрометрии начала развиваться лишь недавно. Благодаря работам, начатым Мак-Лафферти и продолженным другими авторами, стало известно, что механизмы фрагментации можно объяснить, исходя из общих физико-химических кон- [c.8]

Более широкое масс-спектрометрическое изучение других простых гетероциклических систем будет плодотворной областью дальнейших исследований. Примеры, приведенные в этой главе, показывают, что изучение распада близких представителей определенного ряда гетероциклических соединений — предпочтительно в сочетании с методом изотопной метки или масс-спектрометрией высокого разрешения — может привести к правильным представлениям о путях распада подобных гетероциклических систем. Сделанные на основании этих данных общие выводы могут быть с уверенностью использованы при установлении строения более сложных соединений, содержащих такие же гетероциклические ядра. [c.310]

НИЯ интенсивности пика молекулярного иона (для точного определения молекулярного веса). Касаясь широко применяющегося в масс-спектрометрии метода изотопной метки, автор тщательно анализирует возможные осложнения. Важные практические приложения отмечаются при обсуждении изотопных пиков. [c.8]

Другие примеры использования изотопной метки в масс-спектрометрии приведены при рассмотрении перегруппировок (см. разд. 4.9). [c.209]

Большинство химических элементов в природе состоит из смеси изотопов, причем изотопный состав у элементов различного происхождения почти всегда одинаков или отличается незначительно. Обогащая химическое соединение или смесь одним из стабильных изотопов исследуемого элемента, получают систему, где роль метки выполняет измененный изотопный состав вещества. В качестве стабильных изотопов часто используются изотопы легких элементов, таких как дейтерий, углерод-13, азот-15, кислород-18 и др. Количественное определение изотопного состава производится главным образом при помощи масс-спектрометров. Кроме того, известны методы определения изотопного состава по плотности, теплопроводности, показателям преломления последнее время находят применение измерения инфракрасных и высокочастотных спектров, а также ядерного магнитного резонанса. [c.8]

Аналогичное можно сказать и о кислороде (естественное содержание тяжёлого изотопа кислорода 0 в атмосфере 0,2039%) и углероде (естественное содержание тяжёлого изотопа углерода в углекислом газе атмосферы — 1,107%). Различие изотопного состава названных элементов в различных природных соединениях связано с изотопным эффектом. Однако, если в экспериментах используются соединения с относительно высоким, по сравнению с естественным, содержанием тяжёлых изотопов, то влияние изотопного эффекта практически не скажется на результатах исследований. Метод метки химических соединений с использованием стабильных изотопов азота, кислорода и углерода базируется на измерении изотопного состава газов (N2, N0, N02, О2. СО и СО2), в который переводят исследуемый элемент. Изотопный состав измеряют с помощью масс-спектрометров или спектрально-изотопных анализаторов. При этом следующие термины и понятия используются для расчёта количества меченых стабильными изотопами препаратов при их трансформации в биологическом круговороте. [c.539]

Изотопный состав химических элементов в природе постоянен. Искусственным путем он может быть изменен. Всякое искусственное изменение изотопного состава является меткой, которую можно обнаружить. Если изменение изотопного состава связано с обогащением каким-либо стабильным изотопом, то для анализа используется масс-спектрометрия, а для изотопов водорода в органических соединениях, кроме того, измерение плотности воды, образующейся после сожжения. Если изменение изотопного состава является результатом введения радиоактивного изотопа, то для анализа применяются радиометрические методы. [c.502]

При определении содержания изотопов водорода в молекулярных соединениях встречаются два типа задач. Первая наиболее простая дейтерий распределен в молекуле случайным образом. В этом случае общее количество дейтерия может быть определено по любым удобным масс-спектральным линиям. Вторая, более трудная задача дейтерий занимает в молекуле вполне определенное место. В этом случае правильное содержание дейтерия отражают только осколочные ионы с изотопной меткой. На примере дейтерированных полиэтиленов нами было показано [282], что вторично-эмиссионная маос-спектрометрия позволяет рещать обе эти задачи, причем основным преимуществом метода является то, что сведения об изотопном составе высокомолекулярного образца могут быть получены непосредственно из масс-спектров. [c.211]

Для надежной идентификации и определения ультраследовых количеств наиболее токсичных из диоксинов — изомеров 2,3,7,8-ТХДД — необходим хромато-масс-спектрометр высокого разрешения, высокоэффективная капиллярная колонка и наличие стандартов (аналогов диоксинов) с изотопной меткой, например, стандартные аналоги диоксинов, содержащие стабильные изотопы С-13 или С1-37. Рассмотрим возможности такой методики на примере анализа выбросов мусоросжигательных заводов [TJ. [c.564]

Изотопная метка активно используется в масс-спектрометрии для исследования механизма фрагментации и установления структуры ионов. Использование дейтерированного метанола позволило предположить, что при ионизации отщепление водорода осуществляется в основном от метильной группы [c.54]

Трудности третьего типа возникают тогда, когда меченое соединение биологически не идентично немеченому, т. е. когда имеет 1есто так называемый изотопный эффект . К счастью, биологический изотопный эффект имеет ту же самую основу и подчинЯ ется тем же правилам, что и эффекты химических систем поэтому его учет не представляет больших сложностей для химика. В частности, изотопные эффекты обычно проявляются только у изотопов водорода. Следует иметь в виду, что радиоактивные изотопы обычно занимают только небольшую часть меченых полох<ений . Так, в образце [ 1- С,2-ЗН] ацетата большая часть молекул не содержит ни одного изотопа, практически нет молекул, имеющих оба изотопа, и совершенно отсутствуют соединения, содержащие более одного атома трития. Так, если образец превращается химическим или биологическим путем в СНС СОК, не следует ожидать, что 2/3 всего количества трития будет потеряно наиболее вероятный результат будет зависеть от тонких деталей механизмов превращений. Ситуация складывается совершенно иначе, если все возможные положения действительно заняты атомами изотопа, как это обычно бывает в случае тяжелых изотопов, например [2-2Нз] ацетата. Так, для определения числа атомов водорода, переносимых вместе с атомом углерода в процессе С-метилирования, обычно используют [Ме-2Нз] метионин (при этом основным методом анализа служит масс-спектрометрия). Стереоспецифическое введение метки, например частичное включение в прохираль-ную СНг-группу, широко применяется для изучения стереохимии процессов биосинтеза. В любом случае, однако, следует помнить, что скорость реакций меченых соединений может отличаться от скорости реакций немеченых аналогов, и интерпретировать результаты с необходимой осторох<ностью в общем случае предпочтительным является эксперимент, дающий ответ типа да — нет, а не тот, который можно интерпретировать только на основе неопределенных в количественном отношении изотопных эффектов. [c.469]

Применение изотопного анализа, особенно для выяснения механизмов реакций, влечет за собой другие многочисленные проблемы, рассмотрение которых выходит за рамки настоящего краткого описания областей применения масс-спектрометрии. Поэтому отсылаем читателя к разделу, посвященному масс-спектрам соединений с изотопными метками, излсженнсму в монографии Бимана [113]. [c.297]

При изучении кинетики реакций в растворах учитываются следующие физические свойства растворов окраска, вращение плоскости поляризации, электрическая проводимость, коэффициент преломления, изменение температуры замерзания. Довольно часто продукты образуются в наномолярных (10 мoль) количествах. В подобных исследованиях применяют чувствительные физические методы, такие, как газовая хроматография, масс-спектрометрия и изотопные метки. [c.112]

По таким фрагментам можно установить положение метоксильных групп, т. е. решить главную задачу, возникающую при структурном исследовании метилированных моносахаридов. Неопределенность, возникающая здесь из-за относительно высокой их симметрии (т. е. либо 2,3-ди-О-метил-, либо 4,5-ди-О-метил-) может быть легко устранена аналогично тому, как описано выше, т. е. с применением дейтероборгидрида на стадии восстановления. Вообще надо сказать, что введение изотопной, особенно дейтериевой, метки — весьма распространенный прием в масс-спектрометрии. Вот, например, как была доказана бутлеровская структура 4-0-метил-В-глю-куроновой кислоты, полученной синтетически в виде ме тилового эфира 33 [c.73]

Метка 0 вводилась либо в перекись водорода или персульфат, либо в воду и окисляемое вещество. Изотопный анализ веществ проводился следующим образом перекись водорода, персульфат, перекиси кальция, стронция, бария и серебра, двуокись марганца разлагались с выделением кислорода, который непосредственно анализировался в масс-спектрометре или предварительно нагревался с обезгаженным углем и анализировался в виде СОа- Для масс-спектрометрического анализа воды она предварительно обменивалась с двуокисью углерода [1]. Кислород сульфата анализировался в виде СОд, выделяющегося при нагревании РЬ804 с углем. [c.105]

И наоборот, в случае соединения неизвестного строения отщепление СН3О может указывать на наличие этой группы в молекуле, хотя о структуре иона неизвестно ничего, кроме элементного состава. Таким образом, для структурного анализа органических соединени с помощью масс-спектрометрии достаточно изучить и сопоставить масс-спектры многих соединений известного строения, чтобы полученные сведения использовать в дальнейших исследованиях. Такой эмпирический подход является общим в органической химии и широко используется в ИК-, УФ- и ЯМР-спектроскопии. Поскольку неизвестна истинная структура ионов, невозможно достаточно строго обсуждать механизмы масс-сиектрометри-ческой фрагментации п тем более участие промежуточных и переходных состояний. Тем не менее в литературе широко публикуются механизмы масс-спектрометрической фрагментации, которые иногда подтверждаются данными исследования изотопной метки. Оказываются ли такие механизмы верными или ошибочными, не влияет на истинную ценность структурной масс-спектрометрии как эмпирического метода. Ниже описываются две качественные теории масс-спектрометрии, которые ока- [c.66]

СЫ6. Изотопные метки в металлургии. (Упоминается использовапие масс-спектрометра для определения стабильных изотопов.) Engineer, 186, 110—111 (1948). [c.635]

Другим важным применением масс-спектрометрии с использованием изотопов является исследование реакции обмена с нерадиоактивными изотопами. Для нахождения скорости обмена измеряется изотопный состав продуктов обмена или меченого исходного вещества в зависимости от времени. Продукт или исходное вещество превращается в газообразное соединение, содержащее метку, и из масс-спектра находят отношение изотопов. Эти вещества могут исследоваться непосредственно, и локализацию и количество меченого соединения можно установить путем анализа изменения спектров различных осколков. Установив, какой пик в спектре изменяется при введении изотопов, можно определить, в какой части молекулы происходит обмен. В случае реакции метанола с бензойной кислотой путем исследования с мечеными атомами, включавшего масс-спектрометри-ческий анализ, было показано, что эфирный кислород в продукте реакции происходит из метанола [c.411]

В статье [33] описан метод изотопного разбавления для определения С с использованием в качестве метки С. Образец смешивают с порцией янтарной кислоты 4НбО , содержащей около 30 ат. % С. Смесь окисляют до СО2 и Н2О, образующийся СО2 анализируют в масс-спектрометре. Отношение масс [c.482]

По выходу продуктов с помощью изотопной метки С определено отношение миграции фенила и водорода, оказавшееся в пределах 7,33—0,041 в зависимости от природы катализатора перегруппировки. Коллинз [249] заключил, что фенильная группа легче мигрирует, чем водород, в этой реакции в тех случаях, когда образуются открытые или классические промежуточные карбониевые ионы если же процесс протекает по другому пути, то легче мигрирует водород. Преимущественная миграция водорода по сравнению с фенильным радикалом связана с его малыми размерами [249,250]. Эти данные обеспечивают довольно неопределенную основу для объяснения, почему водородные перегруппировки в масс-спектрометрии более обычны, чем процессы другого типа. Миграции водорода способствуют также такие слабые взаимодействия, как водородная связь, возникающая вследствие малых размеров и сферической симметрии неэкранированной 15-орбитали водорода. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология