Spectrométrie de Masse
Principe
Ionisation-Séparation-Détection Analyse d un échantillon pur : chromatographie préalable puis : Vide
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. 1959 : GOLKE réalise le premier couplage de la chromatographie en phase gazeuse avec la spectrométrie de masse CG-SM. 1966 : BECKER : ionisation chimique. 1975 : première CPG-SM sur colonne capillaire 1981 : BARBER : source à bombardement d'atomes rapides FAB. Possibilité d'analyse de molécules d'intérêt biologique. 1985 : HILLENKAMP : MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization). Application au séquençage de peptides. 1988 : FENN : Electrospray (ESI) : permet les mesures de hautes masses moléculaires (peptides). Prix Nobel de Chimie 2002
Ex. de spectres de masse
Les techniques d ionisation - impact électronique - ionisation chimique - électrospray - phase solide
Ionisation par impact électronique (IE-EI)
Impact électronique (IE-EI)
Types d ionisations
Ex. de l acide benzoïque
Les différents massifs Massifs de fragmentation Massifs isotopiques
Table d isotopes
Massifs isotopiques
Cas des macromolécules (molécules biologiques)
Les analyseurs Quadripôles, trappes ioniques, temps de vol et les autres
Analyseurs à secteur(s) magnétique(s)
Analyseurs à secteur(s) magnétique(s)
Les quadripôles
Description
Lignes de champ dans un quadripôle
Parcours autorisé dans un quadripôle
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.
Détection des ions
Ionisation Chimique (IC-CI)
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.
Ionisation Chimique
IE en phase gaz, et la phase liquide? : l Electrospray
Electrospray
Massifs multiprotonés
Estimation de la masse molaire
Analyseur : trappe ionique
Analyseur : trappe ionique
Trappe ionique
Trappe ionique
Analyseur : FTICR Résonance Cyclotronique Ionique à Transformée de Fourier
FTICR-FTMS www.chm.bris.ac.uk/ms/theory/fticr-massspec.html.
Ionisation par désorption
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.
Désorption laser
Analyseur à temps de vol
Temps de vol
Station TOF
Bruker Daltonics Autoflex MALDI-TOF
Reflecteur
Mode linéaire / réflecteur
Bilan Analyseur Secteur magnétique Quadripôle TOF FTICR Domaine de masse 100 000 < 5000 illimité 100 000 Sensibilité **** ** **** ***** Résolution **** ** **** *****
Tandem CID : Collision Induced Dissociation
LC-MS-MS
Influence de l énergie de collision
MALDI TOF-TOF
Ultraflex Brucker
MALDI-PSD Post Source Decay
Applications de la SM au séquençage peptidique Nécessité d un fragmentation
Acides aminés
Fragmentations peptidiques
Etude de peptides
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.
Exemple
Bibliographie Spectrométrie de masse - René BOTTER, Guy BOUCHOUX - Techniques de l Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation - PE 2 615. Couplages chromatographiques avec la spectrométrie de masse - Frédéric de MAACK, Michel SABLIER - Techniques de l Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation - PE 2 614.
E. de HOFFMANN. J. CHARETTE. V. STROOBANT. Spectrométrie de Masse : cours et exercices corrigés. Dunod. 2ème édition, 1999. E. CONSTANTIN. P. TRALDI. D. FAVRETTO. A. SCHNELL. Spectrométrie de Masse : Principes et Applications. Technique et Documentation Lavoisier. 2ème édition, 1996. R. B. COLE. Electrospray ionization mass spectrometry : fundamentals, instrumentation and applications. John Wiley and Sons. 1997. Alex. G. HARRISON. Chemical Ionization - Mass Spectrometry. 2ème édition, 1992. F.W. McLAFFERTY. Frantisek TURECEK. Interpretation of Mass Spectra. University Science Books. 1993, 4ème édition.
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 : http://www.ms-textbook.com/ http://www.chem.arizona.edu/massspec/example _html/examples.html http://www.chez.com/dalmeyda/cours/spectrode masse/interpretation-ms.pdf