Chimie organică

Spectrometria de masă are un rol esențial în chimia organică. Utilitatea sa în analiza chimică a fost discutată anterior, atunci când s-au descris tehnicile experimentale adecvate. Aceleași tehnici pot fi folosite în determinarea structurii moleculelor complicate, dar poate că de o valoare și mai mare pentru astfel de lucrări sunt măsurătorile de înaltă rezoluție.

Cu un spectrometru de masă de înaltă rezoluție este posibil să se efectueze măsurători de masă ale ionului molecular (sau ale oricărui alt ion din spectru) cu o precizie de aproximativ o parte la un milion. Această masă oferă cel mai bun indice pentru determinarea formulelor ionice. Masele exacte ale ionilor C6H12+ și C4H4O2+ sunt, de exemplu, 84,0939 și, respectiv, 84,0211, iar acești ioni pot fi ușor deosebiți numai pe baza maselor lor. Odată ce formula moleculară este cunoscută, este posibil să se deducă numărul total de inele și legături duble care alcătuiesc structura moleculară și să se înceapă să se speculeze cu privire la posibile formule structurale. Pentru a deduce formulele structurale din formulele moleculare, este esențial să se studieze ionii fragmentari din spectrul de masă. Încă nu este posibilă prezicerea definitivă a modelelor de fragmentare pentru moleculele organice, dar sunt cunoscute multe reguli semi-empirice de fragmentare și, de obicei, este posibil să se distingă vârfurile din spectru care sunt caracteristice anumitor grupuri chimice. Tehnica este valoroasă prin faptul că, în general, nu este necesar să se cunoască detalii despre compoziția compusului necunoscut pentru a deduce o structură completă sau parțială. Doar o cantitate mică de compus, o sută de micrograme sau mai puțin, este necesară pentru o analiză.

Utilizând un calculator cuplat la un spectrometru de masă de înaltă rezoluție, pot fi trasate aproximativ 1.000 de vârfuri de masă pe minut la o putere de rezoluție de până la 20.000, se pot face măsurători precise pe fiecare vârf, iar înălțimile vârfurilor și compozițiile ionice pot fi tipărite sub forma unei „hărți a elementelor” pentru a ajuta la interpretarea spectrului. De asemenea, este posibil ca computerul să efectueze multe dintre etapele logice de reducere a datelor care duc la elucidarea structurală.

Eșantionarea continuă a materialelor conținute într-un vas de reacție, urmată de analiza cu un spectrometru de masă, a fost utilizată pentru a identifica și măsura cantitatea de specii intermediare formate în timpul unei reacții în funcție de timp. Acest tip de analiză este important, atât pentru a sugera mecanismul prin care are loc reacția globală, cât și pentru a permite rezolvarea cineticii detaliate a reacțiilor.

Etichetarea izotopică este utilizată pe scară largă în astfel de studii. Ea poate indica ce atomi particulari sunt implicați în reacție; în reacțiile de rearanjare poate arăta dacă este implicat un proces intramolecular sau intermolecular; în reacțiile de schimb poate arăta că anumiți atomi de, de exemplu, hidrogen fac schimb între speciile care reacționează. Etichetarea este, de asemenea, utilizată pe scară largă în cercetarea spectrometrică de masă pentru a oferi informații despre reacțiile de fragmentare care au loc în spectrometrul de masă.

Domeniile de investigație care utilizează spectrometria de masă includ studii privind structura proteinelor, metabolismul medicamentelor, aroma și mirosul, petrolul și produsele petrochimice, fosilele organice, bolile metabolice moștenite, atmosferele și gazele respiratorii și multe alte subiecte foarte specializate.

.