Organisk kemi

Massespektrometri spiller en afgørende rolle i den organiske kemi. Dets anvendelighed i kemisk analyse blev diskuteret tidligere, da man beskrev passende eksperimentelle teknikker. De samme teknikker kan bruges til at bestemme strukturen af komplicerede molekyler, men af endnu større værdi for et sådant arbejde er måske højopløsningsmålinger.

Med et massespektrometer med høj opløsning er det muligt at foretage massemålinger på molekylærionen (eller enhver anden ion i spektret) med en nøjagtighed på ca. en del i en million. Denne masse giver det bedste indeks til bestemmelse af ionformler. Den nøjagtige masse af ionerne C6H12+ og C4H4O2+ er f.eks. henholdsvis 84,0939 og 84,0211, og disse ioner kan let adskilles alene på grundlag af deres masse. Når først molekylformlen er kendt, er det muligt at udlede det samlede antal ringe og dobbeltbindinger, der udgør molekylstrukturen, og at begynde at spekulere i mulige strukturformler. For at kunne udlede strukturformler fra molekylformler er det vigtigt at studere fragmentionerne i massespektret. Det er stadig ikke muligt at forudsige fragmenteringsmønstrene for organiske molekyler endeligt, men mange semi-empiriske fragmenteringsregler er kendt, og det er normalt muligt at udpege toppe i spektret, der er karakteristiske for bestemte kemiske grupper. Teknikken er værdifuld, fordi det generelt ikke er nødvendigt at kende detaljerne i den ukendte forbindelses sammensætning for at kunne udlede en fuldstændig eller delvis struktur. Kun en lille mængde af forbindelsen, hundrede mikrogram eller mindre, er nødvendig for en analyse.

Med en computer koblet til et massespektrometer med høj opløsning kan ca. 1.000 massetoppe pr. minut plottes ved en opløsningsevne på op til 20.000, der kan foretages nøjagtige målinger på hver top, og tophøjder og ionersammensætninger kan udskrives i form af et “elementkort” som hjælp til fortolkning af spektret. Det er også muligt for computeren at udføre mange af de logiske trin i reduktionen af dataene, der fører til strukturopklaring.

Kontinuerlig prøvetagning af materialerne i et reaktionsbeholder efterfulgt af analyse med et massespektrometer er blevet anvendt til at identificere og måle mængden af mellemarter, der dannes under en reaktion som en funktion af tiden. Denne form for analyse er vigtig, både for at foreslå den mekanisme, hvormed den samlede reaktion finder sted, og for at gøre det muligt at opløse den detaljerede kinetik af reaktionerne.

Isotopmærkning er meget anvendt i sådanne undersøgelser. Den kan angive, hvilke bestemte atomer der er involveret i reaktionen; i omarrangeringsreaktioner kan den vise, om der er tale om en intramolekylær eller intermolekylær proces; i udvekslingsreaktioner kan den vise, at bestemte atomer af f.eks. hydrogen udveksles mellem de reagerende arter. Mærkning anvendes også i vid udstrækning i massespektrometrisk forskning for at give oplysninger om de fragmenteringsreaktioner, der finder sted i massespektrometeret.

Undersøgelsesområder, hvor massespektrometri anvendes, omfatter undersøgelser af proteinstruktur, lægemiddelmetabolisme, smag og lugt, petroleum og petrokemikalier, organiske fossiler, arvelige stofskiftesygdomme, atmosfærer og åndedrætsgasser og mange andre højt specialiserede emner.