13.6. Analizoare de masă

Transcript

1 13.6. Analizoare de masă Analizorul de masă este acea componentă a spectrometrului de masă în care ionii generaţi de sursa de ionizare odată ajunşi sunt ordonaţi în funcţie de valoarea m/z. Principiul de funcţionare al unui analizor de masă se bazează pe interacţia pe care ionii ţintă o au cu câmpuri externe de natură electrostatică şi magnetică, cu geometrie precisă. Analizoare de masă de tip sector Pentru construcţia analizorului de masă au fost utilizate două tipuri de sectoare: magnetic (B) şi electrostatic (E). În sectorul electrostatic are loc numai o aranjare isocinetică a ionilor. Atunci când ionii sunt introduşi într-un câmp electric radial, traiectoria lor devine stabilă, numai dacă forţa centrifugă este egală cu forţa electrică: m v re z e E = d (13.1), unde E este potenţialul aplicat între cei doi electrozi curbaţi; d - distanţa dintre cei doi electrozi; r E - raza traiectoriei urmate de ion în câmpul electric; v - viteza ionului; m - masa ionului; z - sarcina electrică a ionului; e - unitatea elementară de sarcină. Pentru ca un ion introdus într-un sector magnetic să se deplaseze pe o traiectorie circulară cu raza r B, trebuie, din nou, ca forţa centrifugă să fie egală cu forţa magnetică. m v rb = z e B v (13.) Este important de menţionat că, câmpul magnetic se comportă ca un separator de moment cinetic (m v). Cum viteza ionului este aceiaşi în cele două sectoare electrostatic şi magnetic, relaţiile de mai sus vor conduce la următoarele egalităţi: z e E r v = E (13.3) m d z e B rb m = z e E re m d (13.4) Cu ajutorul acestor egalităţi se poate stabili că: m e d = B rb (13.5) z E re Cuplajul dintre sectoarele electrostatic şi magnetic se comportă ca un singur analizor de masă prin scanarea câmpului magnetic B sau câmpului electrostatic E. Din relaţia (13.5) reiese că m/z este independent faţă de potenţialul de accelerare iniţial V, obţinut de ion în timpul transferului de la sursa de ionizare la analizorul de masă. Dacă viteza obţinută în timpul transferului de la sursă la analizorul de masă este egală cu 43

2 viteza în sectorul electrostatic, se poate defini o relaţie între V şi E. Această relaţie dependentă de construcţia instrumentului: E r V = E (13.6) d Mărimile ce intervin în relaţiile anterioare sunt ilustrate în figura de mai jos. S B N d E - r B r E V Fig Traiectoria unui ion pozitiv în sectoarele electrostatic şi magnetic. Caracteristici: rezoluţii peste pe un domeniu de masă mai mare de 15,000 Da; creşterea rezoluţiei peste 100,000 pe un domeniu de masă mai mare de 100,000 Da poate fi obţinută cu pierderea sensibilităţii; vitezele de scanare sunt limitate de fenomenul de histerezis şi de încălzirea magnetului; instrumentul presupune o construcţie complexă; necesită condiţii de vid înaintat (în domeniul torr). Analizorul de masă cu dublă focalizare este utilizat pentru măsurători de înaltă rezoluţie (de exemplu, metoda EPA pentru dioxine impune acest analizor ca o cerinţă) şi în studiile fundamentale MS. Analizorul de masă de tip timp de zbor (ToF) Analizorul de masă de tip timp de zbor ( time of flight ToFT) are ca principiu de funcţionare măsurarea valorilor timpului de zbor, corespunzătoare ionilor care au aceiaşi energie cinetică pe o distanţă determinată (utilizând un tub de împrăştiere, cu lungimea L, asupra căruia nu acţionează nici un câmp, electric sau magnetic), care separă sursa de ionizare de aria de detecţie (vezi Fig ). 44

3 A Sursa de ionizare V L Deplasare asupra căruia nu acţionează nici un câmp Aria de detecţie Placă de accelerare V Deplasare asupra căruia nu acţionează nici un câmp Electrod de deflexiune B Sursa de ionizare Placă de accelerare Aria de detecţie L Fig Scheme de funcţionare a unui analizor de masă de tip ToF. Energia cinetică a ionilor produşi în interiorul sursei este obţinută cu ajutorul potenţialului de accelerare V. m v = z e V (13.7) Timpul de zbor poate fi calculat cu ajutorul relaţiei: L L m t = = (13.8) v z e V Din această relaţie rezultă că: m e V t = ( ) (13.9) z L Pentru anumite setări ale lui V şi L, timpul de zbor măsurat pentru fragmentele 45

4 ionice este diferit în funcţie de m/z. Rezoluţia specifică a ToF creşte dacă se utilizează modelul de aparat cu electrod de deflexie (vezi Fig B), permiţând un mai bun control asupra dispersiei de energie cinetică iniţială şi a distribuţiei spaţiale. Introducerea ionilor în zona de zbor trebuie să fie pulsată, în sensul de a genera pachete distincte de ioni. Timpul de zbor al ionilor se găseşte de obicei în intervalul 1 până la 100 ns. Caracteristici: nu există limite ale parametrilor instrumentali pentru limita superioară a intervalul de variaţie al lui m/z; rezoluţie mare (mai mult de 0,000) când este utilizat modelul cu electrod de deflexie; sensibilitate mare, în special la frecvenţe mari de obţinere a ionilor; pentru performanţe mai mari necesită un control electronic asupra arie de detecţie; este utilizat în aplicaţii pe compuşi cu masă moleculară mare care impun rezoluţie şi sensibilitate înaltă; tehnica multiplex Hadamard este utilizabilă împreună cu ToF. [ ] Analizorul de masă de tip quadrupol Analizorul de masă de tip quadrupol are ca principiu de funcţionare interacţia dintre ionii moleculari şi câmpul hiperbolic generat între 4 electrozi sub formă de tijă, aşezaţi după muchiile unui pătrat, interconectaţi doi câte doi la potenţiale pozitive şi negative. Potenţialele au amândouă câte o componentă constantă şi o frecvenţă radio modulată (vezi Figura 13.11). Potenţialul aplicat perechilor de electrozi este descris de ecuaţia: Φ0 =μ [VDC VRF cos(πνt)] (13.10) Câmpul hiperbolic generat între electrozi ar trebui scris după cum urmează: x y Φ = [VDC VRF cos(πνt)] (13.11) r0 Dacă V RF > V DC, ionii cu mase moleculare mici sunt stinşi pe direcţia Ox (coliziunea cu electrodul stâng sau drept datorată variaţiei potenţialului RF) iar ionii cu mase moleculare mari sunt stinşi pa direcţia Oy (coliziunea cu electrodul de sus sau jos datorată inerţiei lor faţă de schimbarea rapidă a câmpului variabil). Combinarea acestor două filtre duce la crearea unui domeniu de stabilitate definit prin α, V DC, V RF şi raportul V DC /V RF. Domeniu de stabilitate este găsit prin rezolvarea următorului sistem de ecuaţii diferenţiale de mişcare Mathieu (pe direcţiile Ox, Oy şi Oz): d x e [VDC VRF cos(πνt)] x = 0 (13.1) dt m r0 d y e [VDC VRF cos(πνt)] y = 0 (13.13) dt m r0 d z = 0 (13.14) dt Sistemul poate fi rezolvat prin schimbarea variabilelor, de forma: 46

5 e V α = DC y m π ν r0 (13.15) e V q = RF x m π ν ro (13.16) y z o x - r o - o x y z - o - z -Φ o Φ o Fig Schema de construcţie a unui analizor de masă de tip quadrupol. [133] Intervalul de masă al ionilor moleculari care se deplasează pe direcţiile Ox şi Oy, mai mici decât r o (ionii rămân între cei patru electrozi), depinde de raportul V DC /V RF. În general, raportul V DC /V RF este ales astfel încât o fereastră de 1 Da este selectată peste întreg intervalul de masă. Pentru a funcţiona următoarele moduri sunt posibile: a) α este variabil, V DC, V RF şi V DC /V RF sunt constante; b) α şi V DC /V RF sunt constante, V DC şi V RF sunt variabile. Diagrama de stabilitate este prezentată în Figura Caracteristici: limitează masele moleculare superioare în intervalul 3,000 4,000 Da; acceptă un nivel relativ înalt de presiune ( torr), ceea ce presupune un sistem simplu care generează vidul; costuri mici de întreţinere; multe aplicaţii în care este cuplat cu sisteme de separare GC sau LC; potrivit pentru confirmări structurale la molecule cu masă moleculară mică; pentru a putea realiza experimente MS/MS trebuiesc cuplaţi trei quadrupoli în serie. 47

6 α(v DC, y) Instabilitate pe direcţia y Instabilitate pe direcţiile x şi y 0,37 O m m m 1 Arie de stabilitate 0,706 V DC/V RF=ct. Instabilitate pe direcţia x q (V RF, x) r o Fig Diagrama de stabilitate a unui analizor de masă de tip quadrupol. Analizorul de masă de tip trapă ionică Principiul de funcţionare al unei trape ionice (numit şi quistor) este acelaşi cu cel descris pentru un quadrupol liniar pentru simplu motiv că acest analizor rezultă prin îndoirea imaginară a unui cuadrupol liniar sub forma unui inel. Această operaţie imaginară transformă electrodul stâng şi cel drept într-o calotă hiperbolică, electrodul superior într-un inel în timp ce electrodul inferior este redus la un punct matematic (vezi Figura 13.13). Suprafeţele hiperbolice ale calotelor (numite şi electrozi terminali) sunt perforaţi pentru a permite extracţia ionilor din sursa de ionizare şi trecerea lor în zona de detecţie. Un potenţial constant este aplicat pe aceşti electrozi terminali. Ionii pot fi uşor formaţi în trapă sau la fel de uşor capturaţi de la o sursă externă. Se aplică pe suprafaţa internă a electrodului inelar un potenţial modulat de frecvenţă radio [V RF cos(ωt)]. În interiorul acestui aranjament tridimensional ionii se mişcă după o traiectorie de tip Lissajou. Ecuaţiile de mişcare ce caracterizează quadrupolul liniar se aplică şi în acest caz, numai că direcţiile x şi y sunt înlocuite cu r 0 şi z. Pentru valori scăzute ale amplitudinii V RF, toţi ionii obţinuţi pe un interval mare de mase moleculare sunt stocaţi împreună în interiorul electrodului inelar, pe orbite stabile, caracterizate de raze şi amplitudine z fixe. Forţând populaţiile ionice să se deplaseze pe orbite stabile în interiorul electrodului inelar poate apărea riscul unor creşteri necontrolate a razelor traiectoriilor, datorită repulsiilor electrostatice (devine posibilă coliziunea ionilor 48

7 cu electrozii). Pentru a evita acest lucru, un gaz dopant (în mod obişnuit He sau H ) este introdus în trapă la o presiune de 10-3 torri. Coliziunile dintre ionii moleculari şi atomii gazului dopant reduc energia ionilor şi îi forţează să se deplaseze pe orbite cât mai apropiate de centrul trapei. Acest lucru îmbunătăţeşte de asemenea rezoluţia, din cauza limitării distribuţiei spaţiale (imperfecţiunea câmpului este minimalizată în centrul trapei). Când toţi ionii moleculari sunt stabilizaţi în interiorul electrodului inelar, amplitudinea V RF a potenţialului modulat de frecvenţă radio începe să fie variată (vezi Fig ). Capturare de ioni V RF scăzut Electrod inelar V RF x cos(ωt) Eliminare de ioni V RF mare Sursă de ionizare Zonă de detecţie r 0 Orbite ionice de tip Lissajou Electrod terminal V DC z Gaz de dopare (He) Electrod terminal V DC Fig Componente şi principiul unei trape ionice de tip quadrupol. [133] Crescând valoarea V RF ionii sunt forţaţi să fie eliminaţi din trapă în aria de detecţie (prin orificiile electrodului terminal), începând cu ionii a căror masă moleculară este cea mai mică. Un număr maxim de ioni pot fi capturaţi în trapa ionică şi în funcţie de rampa de scanare a V RF, aceasta se poate umple şi goli secvenţial. Sensibilitatea instrumentului este determinată de frecvenţa de umplere / golirea a trapei. Caracteristici: pentru quistor nu sunt critice energia şi distribuţiile spaţiale ce caracterizează ionii rezultaţi în interiorul sursei; utilizarea potenţialelor scăzute permite o presiune relativ mare şi deci necesită un sistem de vid necostisitor; costuri de exploatare reduse; dimensiuni mici; rezoluţii mici (în mod obişnuit 1 Da); îmbunătăţirea rezoluţiei este obţinută prin profile de scanare specifice ale V RF, cu reducerea proporţională a intervalului de masă sau sensibilităţii; posibilităţi constructive de a realiza procese MS/MS controlate în timp; utilizată pentru confirmări structurale; poate fi uşor conectată prin intermediul interfeţelor cu sisteme de separare GC şi LC. 49

8 13.7. Sisteme de detecţie a ionilor Intensităţile curenţilor ionilor rezultaţi de la analizoarele de masă se încadrează într-un interval extrem de larg ( A). Detecţia ionilor este realizată în special prin intermediul electron (foton) multiplicatoarelor (vezi Fig ). Ionii primari se ciocnesc de un electrod pentru a forma electroni secundari. Electronii secundari sunt astfel multiplicaţi prin procese succesive de accelerare / impact între electrozi (dinodele sunt făcute din aliaje beriliu cupru cu putere mare de emisie) fiind alimentate cu potenţiale pozitive crescătoare (de la 1 la 0 dinode sunt de obicei cuplate vezi Fig A). Un mode de abordare diferit este în cazul canalului cu multiplicare continuă sau channeltron (vezi Fig C). Acest canal este constituit dintr-o sticlă dopată cu plumb, cu proprietăţi de emisie secundară şi cu o rezistivitate electrică mare. Prin aplicarea unui voltaj între capetele cavităţii de formă conică, se generează o diferenţă de potenţial pe pereţii interiori. Dacă viteza ionilor care intră în cavitate este mai mică de 1,8 x 10 4 m/s, se poate obţine o sensibilitate de detecţie scăzută, datorată capacităţii de extracţie scăzute a electronilor secundari. O soluţie în rezolvarea acestei probleme ar putea consta în mărirea vitezei ionilor ejectaţi din analizorul de masă chiar înainte de detecţie (vezi Fig C). În unele sisteme de accelerare (PAD) se plasează un electrod pe care se aplică un potenţial înalt (mai mare de 30 kv) înaintea multiplicatorului de electroni care măreşte din punct de vedere electrostatic viteza ionilor incidenţi, cu un răspuns corespunzător în termeni de randament de obţinere a electronilor secundari. Deoarece fotomultiplicatoarele sunt mult mai robuste decât electron-multiplicatoarele, unii producători preferă să introducă un ecran fosforescent între electrodul de postaccelerare şi multiplicatorul propriu-zis (vezi Fig B). În cazul instrumentelor cu sector magnetic ce permit o discriminare spaţială a ionilor în funcţie de raportul m/z, se poate realiza o detecţie simultană utilizând o reţea de detectori (vezi Fig D). Multiplicatorii miniaturizaţi sunt folosiţi drept receptori primari şi sunt plasaţi în planul focal al sectorului magnetic. Mişcarea amplificată a ionilor secundari este apoi focalizată pe un ecran fosforescent. Fotonii emişi sunt transmişi prin intermediul fibrelor optice la o reţea de fotodiode care generează răspunsul final. Răspunsul electron multiplicatoarelor este de obicei mai mare de 10 6 şi este produs practic fără zgomot şi cu constanţă în timp foarte scurt MS secvenţial multiplu (cuplaj MS) Aşa cum s-a descris în Fig. 13.1, pentru unele scopuri specifice, poate rezulta necesitatea reală de a izola ionul specific (precursor sau părinte) şi de a-l fragmenta, urmând să se analizeze fragmentele ionice rezultate (ioni produşi sau fiică). Teoretic, acest lanţ de procese poate continua de câteva ori consecutiv, rezultând experimente (MS) n. Principalul obiectiv al cuplajului MS/MS este de a mări selectivitatea ce caracterizează metodele ce au scopuri cantitative sau studii structurale / de stabilitate pentru analiţii ţintă. În conformitate cu Compendiul terminologiilor chimice IUPAC, cuplajul spectrometriei de masă reprezintă un aranjament în care ionii sunt supuşi la două sau mai multe etape secvenţiale de analiză (care pot fi separate spaţial sau temporal) conform cu valoarea masă/sarcină. 50

9 V > V 1 V 4 > V 3 V i-1 > V i- ion Electron secundar (e - s) A Amplificator V 1 V 3 > V V i > V i-1 Ecran fosforescent Multiplicatoare miniaturizate B ion foton Electron secundar (e - s) V 1 ion ion foton fibre optice Reţea de fotodiode D Potenţiale V () crescătoare Ecran fosforescent ion accelerare Electron secundar (e - s) V gradient (-) potenţial înalt C Material cu proprietăţi bune de emisie secundară şi rezistivitate electrică Amplificator Fig Sisteme de detecţie a ionilor în spectrometria de masă. 51

10 Cuplajul MS în spaţiu necesită utilizarea a două sau mai multe analizoare de masă cuplate în serial (unul pentru fiecare proces ionic discriminatoriu). Cuplajul MS în timp constă în utilizarea unui singur analizor de masă, selecţia ionilor precursor / produs făcându-se succesiv, la diferite intervale de timp cu respectarea începutului de proces. Odată ce ionul precursor a fost izolat, este necesar să se iniţieze disocierea lui pentru a produce fragmentele ionice corespunzătoare (produşi). Următoarele moduri de realizare a disocierii ionilor precursori sunt utilizate în practică: 1. Disocierea indusă colizional ( collisional induced dissociation - CID);. Disocierea indusă la nivelul unei suprafaţe ( surface induced dissociation - SID); 3. Disociere în infraroşu în bandă largă de energie ( infrared multiphoton dissociation - IRMPD); 4. Disociere In infrarosu in prezenta unui corp negru ( blackbody infrared dissociation - BIRD); 5. Iradiere sustinuta in stare de ne-rezonanta ( sustained off-resonance irradiation - SORI); 6. Disociere cu captură de electroni (ECD); 7. Deteriorare post sursă ( post source decay - PSD). Modurile 1- au un spectru larg de aplicaţii, modurile 3-6 sunt caracteristice pentru analizoarele de masă cu captură în timp ce ultimul mod este dedicat surselor de ioni de tip MALDI. Modul de disociere al ionilor precursori cel mai întâlnit est fără îndoială CID. Procesul necesită atomi de Heliu pentru a ciocni ionii precursori ducând la fragmentarea lor ulterioară. Cum controlul energiei speciilor neutre (atoni de He) este dificilă, reproductibilitatea proceselor CID este obţinută prin intermediul controlului acceleraţiei ionilor precursori. Un exemplu de instrument tandem MS (dezvoltare spaţială) este triplul quadrupol (QQQ) a cărui configurare este discutată mai jos (vezi Fig ). Al doilea quadrupol este utilizat numai pentru accelerarea ionului precursor (părinte) şi a obţine CID. Alte moduri de aranjare pentru experimente MS tandem spaţiale sunt: 1. Sectoare magnetice multiple;. Analizor de masă de tip quadrupol / Analizor de masă de tip timp de zbor (Q/TOF); 3. Analizor de masă de tip timp de zbor / Analizor de masă de tip timp de zbor (TOF/TOF). Sursă de ionizare Electrod de accelerare Quadrupol 1 Disociere indusă colizional (CID) Atomi He Ioni precursori Ioni produşi Quadrupol Quadrupol 3 Electron Multiplicator Fig Configuraţia de triplu quadrupol pentru cuplaj MS. O ilustrare tipică pentru cuplajul MS în timp este analizorul de masă de tip trapă ionică (quistor). Ionii obţinuţi de la sursă sunt capturaţi în interiorul unui electrod inelar, eliminarea tuturor ionilor cu excepţia ionilor părinte fiind realizată fără activarea detecţiei. 5

11 Odată ce ionii precursori au fost capturaţi, un potenţial crescător constant este aplicat electrozilor calotă pentru a produce accelerarea lor. Odată disocierea indusă colizional s- a produs, V RF este setat din nou la valori scăzute pentru a captura toţi ionii produşi (fiică). Variind amplitudinea V RF ionii produşi (fiică) vor fi ejectaţi din trapă în ordinea crescătoare a valorii lor m/z, în acelaşi timp cu activarea sistemului de detecţie. Această procedură poate fi repetată de mai multe ori (comercial sunt disponibile sisteme care permit până la 13 repetări), deşi mai mult de experimente MS 4 nu sunt în mod obişnuit necesare. Instrumentele bazate pe ICR sunt potrivite pentru a lucra în cuplaj MS decalat în timp. Este clar că cuplajul MS în timp este mai puţin costisitor decât instrumentele cuplate spaţial, deoarece utilizează un singur analizor de masă. O perspectivă a avantajelor / dezavantajelor instrumentelor cuplate MS este prezentat în Tabelul Tabel O perspectivă comparativă a instrumentelor cuplate MS. [137,138] Tip Avantaje Dezavantaje Spectru de masă clasic; Necesită un Energie de coliziune mică; câmp electric scăzut; Avantajos pentru Fragmentare incompletă; Limitare la analiza amestecurilor; Tolerant cu MS 3 ; Nu este potrivit pentru ionizare în QQQ sursele de ionizare la presiune pulsuri; Interval m/z limitat (până la atmosferică; Mărime relativ mică. 4000); Spectrele deplin de instrument; Q/TOF TOF/TOF MS n QITs FTICR MS n Sistem simplu; rată de achiziţie a datelor mare; Interval m/z fără limite; Mult mai sensibil în comparaţie cu QQQ; Rezoluţie mare; Transmisie de ioni mare; potrivit pentru ionizare în pulsuri. La fel ca în cazul Q/TOF Compact; Posibilităţi de lucru MS n ; Relativ ieftin; Datele depind de intervalul de scanare; Mai puţin sensibil în comparaţie cu QQQ. Cea mai bună rezoluţie; Posibilităţi de lucru MS n ; Posibilitatea de a efectua experimente asupra chimiei ionului. Rezoluţie limitată (până la,000). Necesită voltaje mari pentru accelerare; Vid înaintat (mai mare de 10-9 torri); Energie de coliziune mică; Fragmentare incompletă. Dimensiune destul de mare; nu este potrivit pentru surse de ionizare continuă; Costuri de întreţinere mari. Capacitate de stocare limitată a ionilor în interiorul trapei; Energie de coliziune mică; 1/3 din intervalul de mase mici sunt pierdute în modul MS ; Reproductibilitate cantitativă proastă; Rezoluţie scăzută. Interval dinamic limitat; Energie de coliziune mică; Necesită vid înaintat; Dificultăţi la cuplajul cu tehnica LC; Dimensiuni mari Fragmentarea în spectrometria de masă Spectrul de masă reflectă procesele care au loc la fragmentarea moleculelor de compus. O linie spectrală este cu atât mai intensă cu cât fragmentul corespunzător este mai stabil sau poate rezulta cu o probabilitate mai mare din proces. Stabilitatea fragmentului este cu atât mai mare cu cât sarcina (pozitivă) este distribuită pe un sistem mai extins, sau există în vecinătate grupări donoare de sarcină electrică (cunoscutele grupări cu efecte I şi E). Pe de altă parte, cu cât o structură este mai mare, cu atât numărul de fragmente este mai mare şi în consecinţă numărul de linii spectrale în spectrul MS este mai mare. Procesul de fragmentare este influenţat decisiv de etapa de 53

12 ionizare; atât energia electronului primar, cât şi locul în care are loc atacul asupra moleculei determină procesul ulterior de fragmentare a ionului molecular. Procesele de fragmentare ce au loc în camera de ionizare sunt o consecinţă a proceselor fizicochimice de interacţie ce decurg: - particule molecule; - molecule molecule; - ioni molecule. De cele mai multe ori, schema de fragmentare a unei structuri chimice este opusul celei de sinteză, care conduce la formarea unui compus organic. De exemplu, dacă sinteza benzenului are loc din 3 molecule de acetilenă, în fragmentarea acestuia se va observa eliminarea succesivă de fragmente corespunzătoare acetilenei. Compuşii organici care rezultă din sinteza de tip Woodward-Hoffmann vor avea scheme de fragmentare inverse acestor sinteze. De asemenea, reacţiile de hidrogenare, adiţie de hidracizi sau apă la sistemele nesaturate, vor fi prezente în schemele de fragmentare prin eliminările corespunzătoare din ioni moleculari sau fragmente mai mici. [139] In general, principalele reacţii de fragmentare întâlnite în spectrometria de masă sunt următoarele: [140] 1) Fragmentări simple ce decurg cu eliminarea unui fragment neutru (radical sau moleculă) prin ruperea unei singure legături din ionul molecular sau fragmente mai mici; ) Fragmentări complexe în care sunt cuprinse reacţiile ce au loc în ionii conţinând sisteme ciclice, saturate, nesaturate sau aromatice, prin care se elimină fragmente în urma ruperii simultane a mai multor legături covalente; 3) Fragmentări ce decurg cu transpoziţia unui atom de hidrogen de la un fragment la altul (de regulă, de la o moleculă la un ion); 4) Fragmentări ce implică alte feluri de transpoziţii, în special transferul unor atomi sau grupări de atomi între molecule şi ioni. Dacă ionul molecular este destul de stabil în comparaţie cu fragmentele rezultate din scindarea sa se poate calcula masa moleculară (M) a compusului investigat, informaţie utilă în identificarea structurală. In principiu, aceasta se poate determina în spectrul de masă experimental pentru cea mai mare valoare a raportului m/z (aşa-numitul pic molecular). Există de cele mai multe ori cazuri în care masa moleculară nu poate fi determinată din spectrul MS, datorate unor cauze cum ar fi: - instabilitatea mare a ionului molecular, ce poate fi redusă prin utilizarea unor energii de ionizare mai mică; - prezenţa unor impurităţi, care pot avea M mai mare decât compusul investigat (de aceea, într-un proces cromatografic cu detecţie MS este necesară obţinerea unei rezoluţii cromatografice minime între doi compuşi eluaţi succesiv); [141] - procese de transpoziţie de hidrogen sau alte grupări pot da informaţii false despre masa moleculară; compuşii organici care conţin C, H şi O trebuie să aibă mase moleculare pare, iar prezenţa unui număr impar de atomi de N conduce la mase moleculare impare, situaţie rezultată şi prin transpoziţia de H (ce conduce la aşa-numitul semnal M1). Câteva exemple prezentate în continuare vor arata cele mai importante scheme de fragmentare care intervin la diversele clase de compuşi organici. De exemplu, la alcani au loc ruperi de legături C-C, C-H, eliminări de H sau molecule de alchene inferioare. Picul molecular al acestora este practic nedetectabil, datorită instabilităţii sale mari. 54