Combination of Chemical Ionization (CI) and Low Energy Ionization Capabilities with High-resolution Time-of-Flight GC/MS

Význam tématu

Vysokorozlišující GC/Q-TOF MS s možnostmi nízkoenergetické elektronové ionizace (EI) a chemické ionizace (CI) představuje klíčový nástroj pro analýzu stopových organických sloučenin v životním prostředí, potravinářství či farmacii. Kombinací EI a CI lze dosáhnout vyšší selektivity, lepší detekce molekulových iontů a nižších detekčních limitů než při standardní 70 eV EI, což usnadňuje jak cílené stanovení pesticidů a nitroaromátů, tak neadresné screeningy.

Cíle a přehled studie / článku

Studie prezentuje vyhodnocení prototypového CI zdroje integrovaného do vysoce rozlišujícího GC/Q-TOF spektrometru. Cílem je porovnání standardní a nízkoenergetické EI s pozitivní i negativní CI pro vybrané třídy sloučenin, určení detekčních limitů a demonstrace možnosti rozlišení stereoisomerů konazolových fungicidů.

Použitá instrumentace

• Agilent 7890B GC
• Agilent 7250 GC/Q-TOF MS s low energy EI zdrojem a prototypovým CI zdrojem
• Kapilára HP-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), He 1,2 mL/min
• Reagentní plyn metan (99,995 %)
• Softwary MassHunter Qualitative B.08 a Quantitative B.09

Použitá metodika

• EI: standardní 70 eV a nízkoenergetické 9–17 eV
• CI: pozitivní (PCI) i negativní (NCI), metan 20 % v PCI, 40 % v NCI
• Teploty zdroje: PCI 280 °C, NCI 150 °C; quadrupól 150 °C
• Sbírací rychlost 5 Hz, rozsah m/z 50–1200
• Tuning CI: PFDTD

Hlavní výsledky a diskuse

Nízkoenergetické EI významně zvyšuje relativní intenzitu molekulových iontů oproti standardní EI. Pozitivní CI dosahuje LOD 3,4 pg benzofenonu na kolonce, negativní CI dosahuje subfemtogramových LOD (OFN 0,5–2,3 fg). Negativní CI je navíc vysoce citlivá a selektivní pro organofosfáty, organochloriny a pyrethroidní pesticidy (LOD 0,9–2,9 pg). Fragmentační vzorce ukazují rozdílné mechanismy u EI a CI a umožňují zahrnutí aduktů (M+H)+, (M+C2H5)+, (M+C3H5)+. NCI navíc poskytuje charakteristické signatury pro identifikaci cis/trans diastereomerů etakonazolu, propikonazolu a difenokonazolu s přesností <1,5 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

• Vylepšená detekce a selektivita molekulových iontů
• Nižší detekční limity v cílených i neadresných analýzách
• Možnost rozlišení stereoisomerů bez použití chiralních kolon
• Široké uplatnění v environmentální, potravinářské a forenzní analytice

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj kombinace EI a CI s vysokým rozlišením bude směřovat k integraci nových reagenčních plynů, vyšším akvizičním rychlostem a strojovému učení pro neadresnou identifikaci. Aplikace lze rozšířit na metabolomiku, biomonitoring i kvalitu farmaceutických vzorků.

Závěr

Prototypový CI zdroj v kombinaci s low energy EI na GC/Q-TOF MS prokázal výrazné zlepšení citlivosti a selektivity pro širokou škálu sloučenin, čímž posouvá hranice detekce i spolehlivé identifikace stopových analytů.

Reference

• Agilent Technologies. Combination of Chemical Ionization (CI) and Low Energy Ionization Capabilities with High-resolution Time-of-Flight GC/MS. ASMS 2018, ThP 295.