Analysis of polydimethylsiloxanes by GC/TOFMS

Význam tématu

Polydimethylsiloxany představují klíčovou skupinu materiálů využívaných napříč průmyslovými a výzkumnými odvětvími díky své chemické odolnosti a unikátním fyzikálním vlastnostem. Přesná hmotnostní spektrometrická charakterizace těchto sloučenin je zásadní pro kontrolu kvality, vývoj nových produktů a validaci analytických metod.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na analýzu tří zástupců polydimethylsiloxanů – okta­metylcyklotetrasiloxanu (296 Da), dekametylcyklopentasiloxanu (370 Da) a okta(dimethylsilo­xy)silseskvi­oxanu (1 016 Da). Cílem bylo prověřit jejich využitelnost jako interních hmotnostních referencí a porovnat výsledky elektronové (EI) a plošné ionizace (FI).

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: tři čisté sloučeniny (No. 1 a 2 ve formě neat, No. 3 rozpuštěný v acetonitrilu, 2 mg/ml).
• GC podmínky: kolona ZB-5ms (30 m × 0,25 mm, 0,25 μm), split 50:1, injektor 320 °C, teplotní program 50 °C (1 min) → 320 °C při 20 °C/min.
• MS podmínky: instrument JMS-T100GC AccuTOF GC, EI (70 eV, ionový proud 300 μA, zdroj 280 °C), FI (katodový potenciál –10 kV, 7 mA), m/z 35–1 400, interval snímání 0,4 s.

Hlavní výsledky a diskuse

• U všech tří sloučenin v EI dominoval fragment [M-CH3]+, zatímco molekulární ionty [M]+ nebyly zaznamenány.
• Pro cyklosiloxany (C8 a C10) byly identifikovány referenční fragmenty m/z 73,05; 248,99; 265,02; 281,05.
• U okta(dimethylsiloxy)silseskvi­oxanu byly v EI i FI detekovány hlavní ionty [M-H]+ (m/z 1 014,96) a [M-CH3]+ (m/z 1 000,94). Ve FI chyběly další fragmenty, což potvrzuje něžnější ionizaci a lepší zachování hlavního iontu.
• FI zlepšuje detekci molekulárních iontů, avšak i zde zůstává identifikace [M]+ náročná.

Přínosy a praktické využití metody

• Stanovené fragmenty poskytují spolehlivé interní hmotnostní standardy pro vysokopřesné HR-MS analýzy.
• Metoda GC/TOFMS umožňuje diferenciaci cyklických a síťových siloxanů v reálných vzorcích.
• Komparace EI a FI dává vhled do štěpných mechanismů a stability jednotlivých iontů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj jemnějších ionizačních technik pro zvýšení citlivosti na velké polymery.
• Inovace v oblasti ultrarychlého GC a vysokorozlišovací MS pro stopové analýzy v biologických či environmentálních matricích.
• Rozšíření PDMS standardů v metodách kvality GC fází a nových zdrojích ionizace.

Závěr

Analytické porovnání tří polydimethylsiloxanů potvrdilo robustnost fragmentu [M-CH3]+ a vhodnost těchto látek jako interních hmotnostních referencí. Rozdíly mezi EI a FI ionizací byly detailně zmapovány, což přispívá k lepší interpretaci hmotnostních spekter a rozvoji QA/QC postupů v materiálové chemii.