Spectrométrie de Masse

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1 Spectrométrie de Masse

2 Principe

3 Ionisation-Séparation-Détection Analyse d un échantillon pur : chromatographie préalable puis : Vide

4 Repères historiques 1910 : J.J. THOMSON mesure des abondances isotopiques du néon 20 et 22 (gaz). (Prix Nobel en 1906) 1938 : Premier spectre de masse d'une molécule organique : le benzène : GOLKE réalise le premier couplage de la chromatographie en phase gazeuse avec la spectrométrie de masse CG-SM : BECKER : ionisation chimique : première CPG-SM sur colonne capillaire 1981 : BARBER : source à bombardement d'atomes rapides FAB. Possibilité d'analyse de molécules d'intérêt biologique : HILLENKAMP : MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization). Application au séquençage de peptides : FENN : Electrospray (ESI) : permet les mesures de hautes masses moléculaires (peptides). Prix Nobel de Chimie 2002

5 Ex. de spectres de masse

6 Les techniques d ionisation - impact électronique - ionisation chimique - électrospray - phase solide

7 Ionisation par impact électronique (IE-EI)

8 Impact électronique (IE-EI)

9 Types d ionisations

10 Ex. de l acide benzoïque

11 Les différents massifs Massifs de fragmentation Massifs isotopiques

12 Table d isotopes

13 Massifs isotopiques

14 Cas des macromolécules (molécules biologiques)

15 Les analyseurs Quadripôles, trappes ioniques, temps de vol et les autres

16 Analyseurs à secteur(s) magnétique(s)

17 Analyseurs à secteur(s) magnétique(s)

18

19 Les quadripôles

20 Description

21 Lignes de champ dans un quadripôle

22 Parcours autorisé dans un quadripôle

23

24 Bilan du «Quad» Gamme de masse : entre 10 et 4000 m/z. Précision : 0,1-1 m/z Vitesse de balayage : 5000 m/z /s. Le temps de vie d un ion de sa formation à sa détection est de 40 à 100 µs.

25 Détection des ions

26 Ionisation Chimique (IC-CI)

27 Ionisation Chimique La pression du gaz réactant (méthane,butane,nh 3 ) dans la source d'ions est suffisante pour entraîner des réactions de transferts de charges. Ionisation plus douce qu en IE Ions pseudomoléculaires ([M+H] + en mode positif ou [M-H] - ) en mode négatif et fragments.

28 Ionisation Chimique

29 IE en phase gaz, et la phase liquide? : l Electrospray

30 Electrospray

31

32 Massifs multiprotonés

33 Estimation de la masse molaire

34

35 Analyseur : trappe ionique

36 Analyseur : trappe ionique

37 Trappe ionique

38 Trappe ionique

39 Analyseur : FTICR Résonance Cyclotronique Ionique à Transformée de Fourier

40 FTICR-FTMS

41 Ionisation par désorption

42 MALDI : Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Solide dispersé dans une matrice, irradié par un laser dont la longueur d'onde est située dans la bande d'absorption de la matrice. Désorption de molécules ionisées intactes. On peut observer l'ion : M +, (M+H) +, (M+Na) +, (M-H) -, des ions multichargés (M+2H) 2+, (M+3H) 3+, (M-3H) 3-, etc. mais peu d'ions fragments.

43 Désorption laser

44

45 Analyseur à temps de vol

46 Temps de vol

47 Station TOF

48 Bruker Daltonics Autoflex MALDI-TOF

49 Reflecteur

50 Mode linéaire / réflecteur

51 Bilan Analyseur Secteur magnétique Quadripôle TOF FTICR Domaine de masse < 5000 illimité Sensibilité **** ** **** ***** Résolution **** ** **** *****

52 Tandem CID : Collision Induced Dissociation

53 LC-MS-MS

54 Influence de l énergie de collision

55

56

57 MALDI TOF-TOF

58 Ultraflex Brucker

59 MALDI-PSD Post Source Decay

60 Applications de la SM au séquençage peptidique Nécessité d un fragmentation

61 Acides aminés

62 Fragmentations peptidiques

63 Etude de peptides

64

65

66

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68 Analyses de résidus trypsiques par SM Figures extraites de «NOUVELLES APPROCHES DE LA SPECTROMETRIE DE MASSE EN TANDEM POUR LA CARACTERISATION DE BIOMOLECULES. APPLICATIONS A LA PROTEOMIQUE» par Elsa WAGNER, thèse de doctorat de l UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG, 2004.

69 Exemple

70

71

72

73

74 Bibliographie Spectrométrie de masse - René BOTTER, Guy BOUCHOUX - Techniques de l Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation - PE Couplages chromatographiques avec la spectrométrie de masse - Frédéric de MAACK, Michel SABLIER - Techniques de l Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation - PE

75 E. de HOFFMANN. J. CHARETTE. V. STROOBANT. Spectrométrie de Masse : cours et exercices corrigés. Dunod. 2ème édition, E. CONSTANTIN. P. TRALDI. D. FAVRETTO. A. SCHNELL. Spectrométrie de Masse : Principes et Applications. Technique et Documentation Lavoisier. 2ème édition, R. B. COLE. Electrospray ionization mass spectrometry : fundamentals, instrumentation and applications. John Wiley and Sons Alex. G. HARRISON. Chemical Ionization - Mass Spectrometry. 2ème édition, F.W. McLAFFERTY. Frantisek TURECEK. Interpretation of Mass Spectra. University Science Books. 1993, 4ème édition.

76 R. M. Silverstein, Spectrometric Identification of Organic Compounds, 7th Edition, Wiley, 2005, 512 p. R. M. Silverstein, Identification spectrométrique de composés organiques, De Boeck, 1998, 432 p. Sur le Net : _html/examples.html masse/interpretation-ms.pdf

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