Кендрик Масса
Масса Кендрика определяется путем установки массы выбранного молекулярного фрагмента, обычно CH 2 , в целое значение в а.е.м. ( единицы атомной массы ). Оно отличается от определения ИЮПАК , которое основано на определении массы 12 Изотоп С ровно до 12 а.е.м. Массу Кендрика часто используют для идентификации гомологичных соединений, отличающихся лишь числом основных единиц в масс-спектрах высокого разрешения . [1] [2] Это определение массы было впервые предложено в 1963 году химиком Эдвардом Кендриком. [1] и он был принят учеными, работающими в области масс-спектрометрии высокого разрешения , анализа окружающей среды, [3] [4] [5] [6] протеомика , петролемика , [2] метаболомика , [7] анализ полимеров, [8] и т. д.
Определение
[ редактировать ]Согласно процедуре, изложенной Кендриком, масса CH 2 определяется как ровно 14 Да вместо массы ИЮПАК 14,01565 Да. [9] [10]
Чтобы преобразовать массу конкретного соединения по ИЮПАК в массу Кендрика, необходимо использовать уравнение
используется. [2] [11] [7] [12] Массу в дальтонах ( Да ) можно преобразовать в шкалу Кендрика, разделив на 1,0011178. [1] [13]
Для определения массы Кендрика помимо CH 2 могут использоваться и другие группы атомов, например CO 2 , H 2 , H 2 O и O. [12] [14] [15] В этом случае масса Кендрика для семейства соединений F определяется выражением
- .
Для анализа углеводородов F=CH 2 .
Например, анализ Кендрика использовался для визуализации семейств галогенированных соединений, представляющих экологический интерес, которые различаются только количеством замен хлора, брома или фтора. [4] [5]
В недавней публикации было предложено выражать массу Кендрика в единицах Кендрика с символом Ke . [16]
Дефект массы Кендрика
[ редактировать ]Кендрика Дефект массы определяется как точная масса Кендрика, вычтенная из номинальной (целой) массы Кендрика: [17] [18]
В последние годы уравнение изменилось из-за ошибок округления:
Члены ряда алкилирования имеют одинаковую степень ненасыщенности и число гетероатомов ( азота , кислорода и серы ), но различаются числом звеньев СН 2 . Члены ряда алкилирования имеют одинаковый дефект массы Кендрика.
Дефект массы Кендрика также определялся как
- . [19]
Аббревиатуры KM и KMD использовались для обозначения массы Кендрика и дефекта массы Кендрика соответственно. [20]
Массовый анализ Кендрика
[ редактировать ]
В массовом анализе Кендрика дефект массы Кендрика отображается как функция номинальной массы Кендрика для ионов, наблюдаемых в масс-спектре. [11] Ионы одного и того же семейства, например члены ряда алкилирования, имеют одинаковый дефект массы Кендрика, но разную номинальную массу Кендрика и располагаются на графике вдоль горизонтальной линии. Если можно определить состав одного иона семейства, можно сделать выводы о составе других ионов. Горизонтальные линии разного дефекта массы Кендрика соответствуют ионам разного состава, например степени насыщения или содержания гетероатомов.
Масс-анализ Кендрика часто используется в сочетании с диаграммой Ван Кревелена — двух- или трехмерным графическим анализом, в котором элементный состав соединений отображается в соответствии с атомными соотношениями H/C, O/C или N/. С. [12] [21]
Кендрик-анализ массовых дефектов полимеров и альтернативных основных единиц
[ редактировать ]Поскольку анализ дефектов массы по Кендрику можно провести путем замены CH 2 на любую повторяющуюся единицу , анализ KMD особенно полезен для визуализации данных масс-спектров полимеров. [8] [22] Например, график дефектов массы Кендрика сополимера оксида этилена/пропиленоксида можно создать, используя оксид этилена (C 2 H 4 O) в качестве базовой единицы и вычисляя массу Кендрика как:
где 44,02621 - рассчитанная масса IUPAC для C 2 H 4 O. В качестве альтернативы можно построить график KMD для того же сополимера, используя оксид пропилена в качестве основной единицы.
Масс-спектры полимеров, содержащих многозарядные ионы, демонстрируют изотопное расщепление. [23]
Дробные базовые единицы и соответствующие графики KMD
[ редактировать ]Графики дефектов массы Кендрика, созданные с использованием дробных базовых единиц, демонстрируют повышенное разрешение. [24] Ссылки на графики дефектов массы Кендрика (графики KMD, относящиеся к концевой группе и составу аддукта) с дробными основными единицами можно использовать для получения обзора состава сополимера. [25]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Кендрик, Эдвард (1963), «Массовая шкала, основанная на CH 2 = 14,00000, для масс-спектрометрии органических соединений высокого разрешения», Anal. хим. , 35 (13): 2146–2154, doi : 10.1021/ac60206a048 .
- ^ Jump up to: а б с Маршалл А.Г., Роджерс Р.П. (январь 2004 г.), «Нефтехимия: следующий грандиозный вызов химическому анализу», Acc. хим. Рез. , 37 (1): 53–9, doi : 10.1021/ar020177t , PMID 14730994 .
- ^ Ортис, Ксавьер; Йобст, Карл Дж.; Райнер, Эрик Дж.; Бэкус, Шон М.; Перу, Керри М.; МакМартин, Дена В.; О'Салливан, Гвен; Тагучи, Винс Ю.; Хедли, Джон В. (5 августа 2014 г.). «Характеристика нафтеновых кислот методом газовой хроматографии с преобразованием Фурье ионно-циклотронного резонанса масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 86 (15): 7666–7673. дои : 10.1021/ac501549p . ISSN 0003-2700 . ПМИД 25001115 .
- ^ Jump up to: а б Убуката, Масааки; Йобст, Карл Дж.; Райнер, Эрик Дж.; Райхенбах, Стивен Э.; Тао, Цинпин; Ханг, Цзилян; Ву, Жанпин; Дейн, А. Джон; Коди, Роберт Б. (2015). «Нецелевой анализ электронных отходов с помощью комплексной двумерной газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией высокого разрешения: использование точной информации о массе и анализа массовых дефектов для изучения данных». Журнал хроматографии А. 1395 : 152–159. дои : 10.1016/j.chroma.2015.03.050 . ПМИД 25869800 .
- ^ Jump up to: а б Майерс, Энн Л.; Йобст, Карл Дж.; Мэбери, Скотт А.; Райнер, Эрик Дж. (01 апреля 2014 г.). «Использование графиков массовых дефектов в качестве инструмента обнаружения для идентификации новых продуктов термического разложения фторполимеров» . Журнал масс-спектрометрии . 49 (4): 291–296. Бибкод : 2014JMSp...49..291M . дои : 10.1002/jms.3340 . ISSN 1096-9888 . ПМИД 24719344 .
- ^ Йобст, Карл Дж.; Шен, Ли; Райнер, Эрик Дж.; Тагучи, Винс Ю.; Хелм, Пол А.; МакКриндл, Роберт; Бэкус, Шон (1 апреля 2013 г.). «Использование диаграмм массовых дефектов для идентификации (новых) галогенированных загрязнителей в окружающей среде». Аналитическая и биоаналитическая химия . 405 (10): 3289–3297. дои : 10.1007/s00216-013-6735-2 . ISSN 1618-2642 . ПМИД 23354579 . S2CID 26310076 .
- ^ Jump up to: а б Охта, Дайсаку; Канайя, Сигэхико; Судзуки, Хидеюки (2010), «Применение масс-спектрометрии ионно-циклотронного резонанса с преобразованием Фурье для метаболического профилирования и идентификации метаболитов», Current Opinion in Biotechnology , 21 (1): 35–44, doi : 10.1016/j.copbio.2010.01. 012 , ПМИД 20171870
- ^ Jump up to: а б Сато, Хироаки; Накамура, Саяка; Терамото, Канаэ; Сато, Такафуми (01 августа 2014 г.). «Структурная характеристика полимеров с помощью спирально-времяпролетной масс-спектрометрии MALDI в сочетании с анализом массовых дефектов Кендрика» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 25 (8): 1346–1355. Бибкод : 2014JASMS..25.1346S . дои : 10.1007/s13361-014-0915-y . ISSN 1044-0305 . ПМК 4105590 . ПМИД 24845357 .
- ^ Моппер, Кеннет; Стаббинс, Арон; Ричи, Джейсон Д.; Бялк, Хайди М.; Хэтчер, Патрик Г. (2007), «Передовые инструментальные подходы к характеристике морских растворенных органических веществ: методы экстракции, масс-спектрометрия и спектроскопия ядерного магнитного резонанса», Chemical Reviews , 107 (2): 419–42, doi : 10.1021/ cr050359b , PMID 17300139
- ^ Мейя, Юрис (2006), «Математические инструменты аналитической масс-спектрометрии», Analytical and Bioanalytical Chemistry , 385 (3): 486–99, doi : 10.1007/s00216-006-0298-4 , PMID 16514517 , S2CID 44611533
- ^ Jump up to: а б Хедли, Джон В.; Перу, Керри М.; Барроу, Марк П. (2009), «Масс-спектрометрическая характеристика нафтеновых кислот в образцах окружающей среды: обзор», Mass Spectrometry Reviews , 28 (1): 121–34, Bibcode : 2009MSRv...28..121H , doi : 10.1002/mas.20185 , PMID 18677766
- ^ Jump up to: а б с Реемтсма, Торстен (2009), «Определение молекулярных формул молекул природного органического вещества с помощью масс-спектрометрии (ультра-) высокого разрешения. Статус и потребности», Journal of Chromatography A , 1216 (18): 3687–701, doi : 10.1016 / j. .chroma.2009.02.033 , PMID 19264312
- ^ Панда, Сарой К.; Андерссон, Ян Т.; Шредер, Вольфганг (2007), «Масс-спектрометрический анализ сложных летучих и нелетучих компонентов сырой нефти: проблема», Analytical and Bioanalytical Chemistry , 389 (5): 1329–39, doi : 10.1007/s00216-007-1583-6 , PMID 17885749 , S2CID 44948146
- ^ Ким, Сонхван; Крамер, Роберт В.; Хэтчер, Патрик Г. (2003), «Графический метод анализа широкополосных масс-спектров природного органического вещества сверхвысокого разрешения, диаграмма Ван Кревелена», Analytical Chemistry , 75 (20): 5336–44, doi : 10.1021/ac034415p , ПМИД 14710810
- ^ Низкородов Сергей А.; Ласкин, Юлия ; Ласкин, Александр (2011), «Молекулярная химия органических аэрозолей с применением масс-спектрометрии высокого разрешения», Physical Chemistry Chemical Physics , 13 (9): 3612–29, Bibcode : 2011PCCP...13.3612N , doi : 10.1039/ C0CP02032J , PMID 21206953
- ^ Юннинен, Х.; Эн, М.; Петая, Т.; Луосуярви, Л.; Котьяхо, Т.; Костиайнен, Р.; Ронер, Ю.; Гонин, М.; Фюрер, К.; Кулмала, М.; Уорсноп, Д. Р. (2010), «Масс-спектрометр высокого разрешения для измерения ионного состава атмосферы», Atmosphere Measurement Techniques , 3 (4): 1039, Bibcode : 2010AMT.....3.1039J , doi : 10.5194/amt-3 -1039-2010
- ^ Хьюи К.А., Хендриксон К.Л., Роджерс Р.П., Маршалл А.Г., Цянь К. (октябрь 2001 г.), «Спектр дефектов массы Кендрика: компактный визуальный анализ широкополосных масс-спектров сверхвысокого разрешения», Anal. хим. , 73 (19): 4676–81, doi : 10.1021/ac010560w , PMID 11605846 .
- ^ Маршалл, АГ; Роджерс, Р.П. (2008), «Специальный выпуск масс-спектрометрии: нефть: химия преступного мира», Proceedings of the National Academy of Sciences , 105 (47): 18090–5, бибкод : 2008PNAS..10518090M , doi : 10.1073/pnas .0805069105 , PMC 2587575 , PMID 18836082 .
- ^ Панда, Сарой К.; Андерссон, Ян Т.; Шредер, Вольфганг (2007), «Масс-спектрометрический анализ сложных летучих и нелетучих компонентов сырой нефти: проблема», Analytical and Bioanalytical Chemistry , 389 (5): 1329–1339, doi : 10.1007/s00216-007-1583-6 , PMID 17885749 , S2CID 44948146
- ^ Реемтсма, Торстен (2009), «Определение молекулярных формул молекул природного органического вещества с помощью масс-спектрометрии (сверх-) высокого разрешения. Статус и потребности», Journal of Chromatography A , 1216 (18): 3687–3701, doi : 10.1016/ j.chroma.2009.02.033 , PMID 19264312
- ^ У, Чжиган; Роджерс, Райан П.; Маршалл, Алан Г. (2004), «Двух- и трехмерные диаграммы Ван Кревелена: графический анализ, дополняющий массовую диаграмму Кендрика для сортировки элементных составов сложных органических смесей на основе широкополосного преобразования Фурье сверхвысокого разрешения, измерения массы с помощью ионно-циклотронного резонанса». ", Аналитическая химия , 76 (9): 2511–6, doi : 10.1021/ac0355449 , PMID 15117191.
- ^ Фуке, Тьерри; Накамура, Саяка; Сато, Хироаки (15 апреля 2016 г.). «Масс-спектрометрия высокого разрешения MALDI SpiralTOF и анализ массовых дефектов Кендрика, применяемые для характеристики сополимеров поли(этилен-винилацетат)» . Быстрая связь в масс-спектрометрии . 30 (7): 973–981. Бибкод : 2016RCMS...30..973F . дои : 10.1002/rcm.7525 . ISSN 1097-0231 . ПМЦ 4787217 . ПМИД 26969940 .
- ^ Коди, Роберт Б.; Фуке, Тьерри (2017). «Анализ массовых дефектов блочных и статистических сополимеров этиленоксида и пропиленоксида с помощью бумажного спрея и анализа дефектов по Кендрику». Аналитика Химика Акта . 989 : 38–44. дои : 10.1016/j.aca.2017.08.005 . ПМИД 28915941 .
- ^ Фуке, Тьерри; Сато, Хироаки (07 марта 2017 г.). «Распространение анализа дефектов массы гомополимеров по Кендрику на масс-спектры с низким разрешением и широким массовым диапазоном с использованием дробных основных единиц» . Аналитическая химия . 89 (5): 2682–2686. дои : 10.1021/acs.analchem.6b05136 . ISSN 0003-2700 . ПМИД 28194938 .
- ^ Фуке, Т.; Коди, РБ; Сато, Х. (01 сентября 2017 г.). «Возможности остатков номинальных масс Кендрика и упомянутых дефектов массы Кендрика для ионов сополимера». Журнал масс-спектрометрии . 52 (9): 618–624. Бибкод : 2017JMSp...52..618F . дои : 10.1002/jms.3963 . ISSN 1096-9888 . ПМИД 28670698 .