Ionisatsiooniefektiivsuse uurimine vees ja metanoolis

3. TULEMUSED

3.1. Ionisatsiooniefektiivsuse uurimine vees ja metanoolis

Töö eesmärgiks oli uurida, kuidas lahuse pH ning lisandid mõjutavad ionisatsiooniefektiivsust ESI allikas. Selleks mõõdeti analüütide ionisatsiooniefektiivsusi 28 erineva koostise ja pH väärtusega vesilahuses. Uuritud pH^H²^O vahemikuks oli 1,42 kuni 10,29. Samuti mõõdeti analüütide ionisatsiooniefektiivsusi 14 erineva koostise ja pH väärtusega metanoolilahuses, kus uuritud pH^MeOH vahemikuks oli 3,63 kuni 12,24.

Kõikide lahustega tehti vähemalt 2 kordusmõõtmist. Tulemuste kooskõlalisust hinnati kogutud standardhälbega s, mis jäi vesilahustes vahemikku 0,07 kuni 0,37. Seejuures oli vesilahustest kõige parem kooskõla 50 mM oblikhappe lahuses (pH^H²^O = 1,42) ning kõige kehvem 1 mM ammoniaagi lahuses (pH^H²^O = 9,37). Metanoolilahustes jäi kogutud standardhälve vahemikku 0,08 kuni 0,21. Seejuures oli metanoolilahustest kõige parem kooskõla 5 mM oblikhappe lahuses (pH^MeOH = 4,10) ning kõige kehvem 5 mM sipelghappe ja ammooniumatsetaadi puhverlahuses (pH^MeOH = 6,30).

Ionisatsiooniefektiivsusi prooviti mõõta ka ilma lisandita puhtas vees, kuid kordusmõõtmistel saadud tulemused olid ebausaldusväärsed ning mittekorduvad.

Mõõtmised viidi läbi 10 aluselise analüüdiga, mille pKaH₂O väärtused olid vahemikus 2,7 kuni 9,0 [27] ning teadaolevad pKaMeOH väärtused vahemikus 5,16 kuni 10,25 [28]. Analüütide oktanool-vesi jaotumist kirjeldavad logP väärtused olid vahemikus -2,12 kuni 2,58 [26] ning teadaolevad PA-d vahemikus 864,7 kuni 953,2 kJ/mol [29]. Kõik ionisatsiooniefektiivsused mõõdeti suhtelisel meetodil. Ankurainena kasutati tetraetüülammooniumit, mille ionisatsiooniefektiivsuse väärtus mõõdeti peatükis 2.3 kirjeldatud meetodil. Vesilahuses saadi tetraetüülammooniumi ionisatsiooniefektiivsuse väärtuseks 3,86 ning metanoolis 4,35.

Analüütidele mõõdetud ionisatsiooniefektiivsused vesilahustes on toodud tabelis 1 ja metanoolilahustes mõõdetud ionisatsiooniefektiivsused on toodud tabelis 2.

Kõige kõrgem mõõdetud ionisatsiooniefektiivsus (logIE = 4,34) vees oli 2-metüül-8-aminokinoliinil 5 mM sidrunhappe lahuses (pH^H²^O = 2,47). Kõige madalam ionisatsiooniefektiivsus (logIE = 0,43) vees oli kinoliinil 5 mM sipelghappe ja ammooniumformiaadi puhverlahuses (pH^H²^O = 5,00). Kõige suurem ionisatsiooniefektiivsuse

Tabel 1. Vesilahustes mõõdetud ionisatsiooniefektiivsused

1oblikhape – lahjendatud kuni pH^H2O = 2,75

pH^H²^O

Analüüt

Koostis N,N-dimetüülaniliin 4-metoksü-N,N-dimetüülaniliin kinoliin 2,6-diaminopüridiin 4-aminobensoehape 1-naftüülamiin 2-amino-2-(hüdroksümetüül)-1,3- propaandiool 2-aminofenool 4-metoksüaniliin 2-metüül-8-aminokinoliin s

1,42 50 mM HOOCCOOH 3,01 3,88 3,05 3,10 2,56 3,12 2,31 2,88 2,66 3,34 0,07 2,09 5 mM HOOCCOOH 2,96 3,83 2,98 3,53 2,66 3,30 2,31 3,03 2,82 3,54 0,17 2,40 5 mM CF₃COOH 2,79 3,61 2,65 3,43 1,91 2,73 2,12 2,48 2,49 3,29 0,19 2,47 5 mM HOOCC(OH)(CH2COOH)2 3,06 3,83 3,10 3,87 3,62 3,96 3,32 3,80 3,54 4,34 0,08 2,75 HOOCCOOH¹ 2,82 3,68 2,78 3,52 2,44 2,95 1,95 3,04 3,21 3,55 0,22 2,79 5 mM HCOOH 2,50 3,58 2,51 3,40 2,73 3,12 2,41 3,04 3,07 3,68 0,31 3,00 5 mM HCOOH + CH3COONH₄ 0,86 2,70 1,56 3,47 2,10 2,63 1,87 2,20 2,09 3,07 0,20 3,00 5 mM HCOOH + HCOONH₄ 0,70 2,75 1,43 3,59 1,94 2,02 1,69 2,08 1,84 2,86 0,14 3,08 1 mM HCOOH 1,60 3,62 2,57 3,56 2,68 3,13 2,35 3,22 3,49 3,53 0,35 3,15 5 mM CH₃COOH 1,58 3,67 2,94 3,78 3,01 3,65 2,95 3,52 3,35 4,22 0,14 3,25 5 mM HCOOH + CH3COONH4 0,85 2,57 1,39 3,54 2,00 2,34 1,85 2,14 2,04 2,95 0,13 3,50 5 mM HCOOH + CH₃COONH₄ 0,81 2,23 1,26 3,37 1,92 2,11 1,62 2,08 1,81 2,67 0,24 3,67 0,1 mM HCOOH 1,18 3,54 2,24 3,43 2,60 3,11 2,32 3,25 3,50 3,47 0,21 4,00 5 mM HCOOH + CH₃COONH₄ 0,88 1,97 0,77 3,48 1,97 1,87 1,62 1,92 1,63 2,36 0,17 4,01 5 mM HCOOH + HCOONH4 0,92 2,00 0,74 3,54 1,73 1,56 1,42 1,92 1,50 2,48 0,16 5,00 5 mM HCOOH + HCOONH₄ 0,81 1,88 0,43 3,60 1,92 1,48 1,52 1,91 1,34 2,12 0,09 5,00 5 mM HCOOH + CH3COONH4 0,84 1,57 0,63 3,50 1,90 1,57 1,74 1,85 1,27 1,94 0,22 5,52 5 mM NH₄F 1,29 2,12 1,19 3,83 2,67 1,83 2,43 1,94 1,66 2,58 0,16 5,90 5 mM HCOOH + CH₃COONH₄ 1,00 1,77 0,55 3,46 1,85 1,81 1,82 1,94 1,39 2,12 0,25 5,92 5 mM HCOOH + HCOONH4 1,07 1,81 0,68 3,44 2,07 1,71 1,73 2,02 1,46 2,30 0,17 6,60 1 mM CH₃COONH₄ 0,71 1,89 0,60 3,25 1,67 1,81 2,00 1,83 1,48 2,14 0,18 6,68 5 mM CH3COONH4 1,09 1,94 0,66 3,38 1,79 1,86 2,13 2,05 1,50 2,20 0,21 6,77 10 mM CH₃COONH₄ 0,85 1,79 0,70 3,12 1,74 1,55 1,99 1,69 1,21 1,88 0,15 8,05 5 mM NH4OH + CH3COONH4 1,00 1,90 0,58 3,40 2,09 1,84 2,25 2,00 1,49 2,23 0,22 8,99 5 mM NH₄OH + CH₃COONH₄ 0,79 1,75 0,44 3,48 2,09 1,74 2,33 1,91 1,47 2,25 0,27 9,37 1 mM NH3 0,92 2,28 0,91 3,44 1,96 2,19 2,56 2,98 3,08 3,60 0,37 10,10 5 mM NH₃ 0,83 2,59 0,97 3,30 2,09 2,36 2,64 2,56 2,58 3,59 0,29 10,29 10 mM NH₃ 1,14 2,77 1,43 2,92 2,38 2,61 2,88 3,08 3,07 3,79 0,30

Tabel 2. Metanoolilahustes mõõdetud ionisatsiooniefektiivsused

1oblikhape – lahjendatud kuni pH^MeOH = 5,35

(pH^H²^O = 2,47) ja 5 mM sipelghappe ja ammooniumformiaadi puhverlahuse (pH^H²^O = 5,00) vahel. Samas kõige vähem muutus vees 2,6-diaminopüridiini ionisatsiooniefektiivsus (logIE = 0,95) 5 mM sidrunhappe (pH^H²^O= 2,47) ja 10 mM ammoniaagi lahuse (pH^H²^O = 10,29) vahel.

Metanoolis oli kõige kõrgem mõõdetud ionisatsiooniefektiivsus (logIE = 4,60) 2-metüül-8-aminokinoliinil 5 mM trifluoroäädikhappe lahuses (pH^MeOH = 3,63). Kõige madalam ionisatsiooniefektiivsus metanoolis (logIE = 0,67) oli 4-aminobensoehappel oblikhappe lahuses (pH^MeOH= 5,35). Kõige suurem ionisatsiooniefektiivsuste muutus (logIE = 2,44) metanoolis oli N,N-dimetüülaniliinil 5 mM trifluoroäädikhappe lahuse (pH^MeOH = 3,63) ja 5 mM ammooniumfluoriidi lahuse (pH^MeOH = 9,36) vahel. Kõige väiksem logIE väärtuste muutus (logIE = 0,97) oli 2,6-diaminopüridiinil 5 mM trifluoroäädikhappe

pH^{Me O H}

Analüüt

Koostis N,N-dimetüülaniliin 4-metoksü-N,N-dimetüülaniliin kinoliin 2,6-diaminopüridiin 4-aminobensoehape 1-naftüülamiin 2-amino-2-(hüdroksümetüül)-1,3- propaandiool 2-aminofenool 4-metoksüaniliin 2-metüülkinoliin-8-amiin s

3,63 5 mM CF₃COOH 3,64 3,98 3,63 4,05 2,60 4,29 2,56 3,64 3,72 4,60 0,18 4,10 5 mM HOOCCOOH 3,32 3,74 3,36 3,72 2,28 3,81 2,22 3,13 3,34 4,17 0,08 5,35 HOOCCOOH¹ 3,05 3,55 3,00 3,42 0,67 3,43 1,76 2,80 3,00 4,05 0,12 5,40 5 mM HCOOH 2,77 3,15 2,65 3,27 1,50 3,46 1,84 2,83 3,09 3,68 0,18 5,90 1 mM HCOOH 2,56 3,20 2,41 3,25 0,80 3,38 1,72 2,80 3,02 3,54 0,14 6,10 5 mM HCOOH + CH3COONH4 2,56 3,33 2,86 3,62 1,42 3,24 1,10 2,46 2,69 4,07 0,10 6,30 5 mM HCOOH + CH₃COONH₄ 2,72 3,20 2,72 3,43 1,24 3,12 1,57 2,54 2,73 3,91 0,21 6,48 5 mM CH₃COOH 2,34 2,76 2,09 3,17 0,87 2,80 2,01 2,56 2,83 3,44 0,18 6,64 0,1 mM HCOOH 2,55 3,45 2,75 3,34 0,70 3,52 1,84 2,95 3,20 3,92 0,14 7,60 5 mM HCOOH + CH₃COONH₄ 1,65 2,28 1,74 3,42 0,94 2,47 1,50 1,95 2,13 3,03 0,09 8,40 5 mM HCOOH + CH3COONH4 1,34 2,13 1,57 3,75 1,09 2,33 1,62 2,09 2,07 2,95 0,16 9,36 5 mM NH₄F 1,20 2,14 1,46 3,35 1,16 1,98 1,94 1,60 1,82 2,82 0,08 10,10 5 mM CH3COONH4 1,29 2,10 1,63 3,11 0,86 2,19 1,67 1,94 1,96 2,99 0,19 12,24 5 mM NH₃ 1,34 2,54 2,04 3,08 0,71 2,25 1,77 1,87 2,19 3,29 0,16

Nii vees kui metanoolis mõõdetud ionisatsiooniefektiivsusi kasutades koostati Microsoft Exceli Solveri rakendusega sobitatud logIE vs. pH graafikud. Vees mõõdetud tulemuste sobitatud graafik koostati pH^H²^O väärtuste vahemikus 1,42 kuni 6,68 ning metanoolis pH^MeOH väärtuste vahemikus 3,63 kuni 10,10. Kõikide ammoniaagi lahuste pH-punktid jäeti välja, sest seal oli märgata pöörd-ESI efekti (ptk-d 1.3 ja 3.2). Sobitatud graafikud koostati vastavalt tiitrimiskõverat iseloomustavale valemile 10:

log . (10)

Valemis märgib a ionisatsiooniefektiivsuste muutust graafiku hüppe alas, b graafiku alumise platoo ionisatsiooniefektiivsuse väärtust ning Ka sobitatud dissotsiatsioonikonstanti. Nii vee kui metanooli sobitatud graafikud on toodud joonisel 1 ning sobitatud graafikud koos mõõdetud punktidega igale analüüdile on toodud lisas (Lisa 2). Lisas 3 on esitatud sobitamisel saadud kordajate a, b ja KaH2O väärtused nii vees kui metanoolis.

Vesi Metanool

Joonis 1. Sobitatud graafikud vees ja metanoolis

Sobitamisel saadud kordajaid a, b ja KaH2O ning nende kombinatsioone korreleeriti analüütide parameetritega logP, pKaH2O, PA ja pKaMeOH. Parim korrelatsioon vees oli a ja PA vahel (R² = 0,87), kusjuures tõus oli positiivne. Teised kombinatsioonid ei andnud rahuldavaid seoseid (R² 0,6). Metanoolis ei korreleerunud ükski ennustatud parameeter ei logP, pKaH₂O, PA ega pKaMeOHväärtustega rahuldavalt (R² 0,31).

Varasemad uuringud [15, 16] on näidanud, et tilga temperatuur ESI allikas muutub, temperatuuriga muutub ka analüüdi pKa väärtus. Eeldades ESI tilga temperatuuri tõusu [16],

kas sobitatud kõverate (joonis 1) hüppe asukoht võib olla seletatav temperatuuri tõusuga tilgas. Tulemused on toodud tabelis 3.

Samuti kontrolliti, kuidas muutub lahuse pH 50 C juures ning leiti, et happelistes lahustes muutub pH minimaalselt (pH = 0...0,11), samas kui aluseliste lahustes võib lahuse pH 50 C juures olla ligi 1 ühik madalam kui sama lahuse pH toatemperatuuril.

Tabel 3. Analüütide arvutatud pKaH2O väärtused [27], sobitamisel saadud pKaH2O väärtused ning spektrofotomeetriliselt määratud pKaH2Oväärtused 50 °C juures

Lisaks võrreldi mõlemas lahustis analüütide omavahelist ionisatsiooniefektiivsuste järjekorda erinevate lisanditega lahustes. Nii vesi- kui ka metanoolilahuste puhul selgus, et need analüüdid, mis on kõige kõrgema ionisatsiooniefektiivsusega happelistes lahustes, ei pruugi olla kõrgeima ionisatsiooniefektiivsusega aluselistes lahustes (joonis 1). Eelnevat kinnitas ka 5 mM sipelghappe lahuses mõõdetud ionisatsiooniefektiivsuste korreleerimine 5 mM ammoniaagi lahuses mõõdetud ionisatsiooniefektiivsustega. Mõlemas lahustis olid korrelatsioonid kehvad: vees R²= 0,56 ning metanoolis R² = 0,69. Nimetatud korrelatsioonigraafikud nii vees kui metanoolis on toodud lisas (Lisa 4).

Analüütide suhtelisi ionisatsiooniefektiivsusi kindla lisandiga vesilahuses võrreldi ka sama lisandiga metanoolilahuse suhteliste ionisatsiooniefektiivsustega. Tuli välja, et need analüüdid, mis on kõrge ionisatsiooniefektiivsuse väärtusega 5 mM sipelghappe vesilahuses, ei pruugi seda olla 5 mM sipelghappe metanoolilahuses ning sama järeldus kehtib ka 5 mM ammoniaagi lahuste korral (joonis 1). Seda kinnitas ka metanoolis mõõdetud ionisatsiooniefektiivsuste korreleerimine vees mõõdetud ionisatsiooniefektiivsustega.

Mõlema lisandi puhul olid korrelatsioonid kehvad: 5 mM sipelghappe R² = 0,55 ning 5 mM ammoniaagi lahuse R² = 0,43. Nimetatud korrelatsioonigraafikud on toodud lisas (Lisa 5).

3.1.1. Ionisatsiooniefektiivsuste võrdlus kahel massispektromeetril

Ionisatsiooniefektiivsusi mõõdeti kolmekordse kvadrupooliga (3Q) massispektromeetril, mis oli ühendatud termilise fokuseerimisega ESI allikaga. Tulemuste kontrolliks mõõdeti samade

Analüüt pKa

tavalise ESI allikaga. Kontroll-mõõtmised ioonlõksul teostati vesilahustes viiel pH^H²^O väärtusel vahemikus 2,42 kuni 10,10. Saadud tulemused on toodud tabelis 4.

Masinatevahelise kokkulangevuse hindamiseks koostati igal pH^H²^O väärtusel korrelatsioonigraafikud. Kahe masinaga saadud tulemuste korrelatsioon oli hea (R² = 0,72…0,85). Korrelatsioonigraafiku vabaliige oli statistiliselt oluliselt erinev nullist.

Korrelatsioonigraafikud kahel instrumendil mõõdetud tulemuste vahel on toodud lisas (Lisa 6).

Tabel 4. Ionisatsiooniefektiivsuste võrdlus 3Q ja ioonlõks massispektromeetril

1– tundlikkus ei olnud mõõtmisteks piisav

Im Dokument Lahuse pH ja lisandite mõju ionisatsiooniefektiivsusele ESI allikas (Seite 16-21)