Organisk kemi
Masspektrometri spelar en viktig roll inom organisk kemi. Dess användbarhet i kemisk analys diskuterades tidigare när lämpliga experimentella tekniker beskrevs. Samma tekniker kan användas för att bestämma strukturen hos komplicerade molekyler, men av kanske ännu större värde för sådant arbete är högupplösta mätningar.
Med en högupplöst masspektrometer är det möjligt att utföra massmätningar på molekyljonen (eller någon annan jon i spektrumet) med en noggrannhet på ungefär en del av en miljon. Denna massa ger det bästa indexet för att bestämma jonformler. De exakta massorna för jonerna C6H12+ och C4H4O2+ är till exempel 84,0939 respektive 84,0211, och dessa joner kan lätt särskiljas enbart på grundval av sina massor. När molekylformeln är känd är det möjligt att härleda hur många ringar och dubbelbindningar som ingår i molekylstrukturen och att börja spekulera i möjliga strukturformler. För att kunna härleda strukturformler från molekylformler är det viktigt att studera fragmentjonerna i masspektrumet. Det är fortfarande inte möjligt att definitivt förutsäga fragmenteringsmönstren för organiska molekyler, men många semi-empiriska fragmenteringsregler är kända, och det är vanligtvis möjligt att urskilja toppar i spektrumet som är karakteristiska för särskilda kemiska grupper. Tekniken är värdefull eftersom det i allmänhet inte är nödvändigt att känna till några detaljer om den okända föreningens sammansättning för att kunna härleda en fullständig eller partiell struktur. Endast en liten mängd förening, hundra mikrogram eller mindre, är nödvändig för en analys.
Med hjälp av en dator kopplad till en högupplösande masspektrometer kan cirka 1 000 masstoppar per minut plottas vid en upplösningsförmåga på upp till 20 000, exakta mätningar kan göras på varje topp, och topphöjder och jonsammansättningar kan skrivas ut i form av en ”elementkarta” för att underlätta tolkningen av spektrumet. Det är också möjligt för datorn att utföra många av de logiska stegen i reduktionen av data som leder till strukturuppklaring.
Kontinuerlig provtagning av de material som finns i ett reaktionskärl, följt av analys med en masspektrometer, har använts för att identifiera och mäta mängden intermediära arter som bildas under en reaktion som en funktion av tiden. Denna typ av analys är viktig, både för att föreslå den mekanism genom vilken den övergripande reaktionen äger rum och för att göra det möjligt att lösa upp den detaljerade kinetiken hos reaktionerna.
Isotopmärkning används i stor utsträckning i sådana studier. Den kan indikera vilka särskilda atomer som är involverade i reaktionen; i omarrangemangsreaktioner kan den visa om en intramolekylär eller intermolekylär process är involverad; i utbytesreaktioner kan den visa att särskilda atomer av t.ex. väte utbyts mellan de reagerande arterna. Märkning används också i stor utsträckning inom masspektrometrisk forskning för att ge information om de fragmenteringsreaktioner som sker i masspektrometern.
Undersökningsområden där masspektrometri används är bland annat studier av proteinstruktur, läkemedelsmetabolism, smak och lukt, petroleum och petrokemikalier, organiska fossiler, nedärvda ämnesomsättningssjukdomar, atmosfärer och andningsgaser, och många andra högt specialiserade ämnen.