МАЛДИ масс-спектрометрия

Введение

Масс-спектрометрия - метод исследования вещества, основанный на определении отношения массы к заряду ионов, образующихся при ионизации представляющих интерес компонентов пробы. Один из мощнейших способов качественной идентификации веществ, допускающий также и количественное определение. Можно сказать, что масс-спектрометрия — это «взвешивание» молекул, находящихся в пробе.

В настоящее время методом МАЛДИ успешно анализируются пептиды, белки, нуклеотиды, полисахариды, синтетические полимеры, гуминовые кислоты, фуллерены, органические комплексные соединения и другие натуральные продукты с молекулярными массами до нескольких сотен тысяч Дальтон. [1]

Методом МАЛДИ можно анализировать лигнин так как у него большая молекулярная масса, и этим методом его мало кто изучал.

Целью данной работы является выделение диоксанлигнинов из различных видов растений, получение и характеристика масс-спектров диоксанлигнинов.

Обзор литературы

МАЛДИ масс-спектрометрия

Матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация- Метод заключается в облучении короткими лазерными импульсами образца, представляющего собой твердый раствор анализируемого соединения в органической матрице. Матрица выбирается таким образом, чтобы ее молекулы активно поглощали фотоны, эмитируемые УФ - или ИК - лазером. Над поверхностью образца создается плотная высокотемпературная плазма, в которой наряду с молекулами и ионами матрицы оказываются и молекулы анализируемого соединения. Ионизация последних путем поглощения энергии фотонов или в результате ионно - молекулярных реакций приводит к образованию положительных и отрицательных ионов, которые выталкиваются высоким потенциалом из области ионизации и направляются в анализатор.

простейшая конфигурация времяпролетного масс-спектрометра представлена на рисунке 1.

Рисунок1-схема простого масс-спектрометра

Рисунок2-масс-спектрометр с рефлектроном

В рефлектроне при помощи электростатического поля ионы отражаются под небольшим углом в направлении детектора рефлектрона. Из группы ионов с одной массой частицы с большей кинетической энергией проникают глубже внутрь отражающего поля рефлектрона, тем самым, затрачивая больше времени на замедление и последующее ускорение. Первыми, достигая ионного зеркала, они последними покидают его и догоняют более медленные ионы в фокальной плоскости, в которой располагается детектор. Такой принцип приводит к значительному увеличению разрешения времяпролетных приборов с рефлектроном по сравнению с линейными спектрометрами и увеличивает точность определения масс. [2]

Преимущества МАЛДИ: мягкая ионизация с образованием преимущественно однозарядных ионов; широкий диапазон доступных для исследования молекулярных масс; возможность исследования сложных матриц, в том числе биологических тканей, без сложной пробоподготовки. Недостатком данного метода для изучения лигнина является низкая эффективность десорбции/ионизации, не дающая возможность получать качественные высокоинтенсивные спектры, пригодные для структурных исследований. Перспективным направлением, не реализованным до сих пор в этой области, является отказ от традиционных матриц в пользу ионной жидкостей, которые позволяют достичь высокой гомогенности исследуемого образца. В качестве объектов исследования были выбраны препараты диоксанлигнинов, выделенные из различного древесного сырья методом Пеппера. [3]

Лигнин

ЛИГНИН - природный полимер входит в состав почти всех наземных растений и по распространенности среди природных высокомолекулярных соединений уступает только полисахаридам. Содержание лигнина в древесине хвойных и лиственных пород соотвецтвенно 23-38 и 14-25% по массе. Лигнин расположен в клеточных стенках и межклеточном пространстве растений и скрепляет целлюлозные волокна. Вместе с гемицеллюлозами он определяет механической прочность стволов и стеблей. Кроме того, лигнин снижает проницаемость клеточных стенок для воды и питательных веществ.

Лигнин - аморфное в-во от светло-кремового до темно-коричневого цвета (в зависимости от способа выделения); молекулярная масса от 1 до 150 тысяч дальтон плотность 1, 25-1, 45 г/см³.

Лигнин состоит из фенилпропановых звеньев С6-С3. В хвойном лигнине эти единицы являются производными пирокатехина (гваяцилпропано- вые единицы I), в лиственном лигнине кроме них содержатся производные пирогаллола (сирингилпропановые единицы II). Для лигнина не древесного растительного сырья входят единицы, не содержащие метоксильных групп (гидроксифенилпропановые единицы).[6] Показаны на рисунке3

Рисунок 3-Структурные единицы лигнина