mass-spektrum [Compatibility Mode]

Spektroskopi Massa
Spektroskopi Masssa adalah alat untuk mendapatkan BERAT
MOLEKUL. Alat ini mengukur m/z, yaitu perbandingan MASSA
terhadap muatan (umumnya muatan +1). Contoh:
Spektroskopi Massa
Prinsip dasar alat spektroskopi massa:
IONISASI
ANALISIS
MASSA
DETEKSI
Fasa Gas (< 10-6 mmHg)
.
Ionisasi oleh tumbukan elektron (EI), fasa gas, M+
Ionisasi oleh reaksi kimia (CI), fasa gas, (M+H)+, (M+NH4)+
Ionisasi secara desorpsi (DI), fasa padat, (M+H)+, (M+Na)+
Ionisasi spray (SI), fasa cair (larutan), (M+H)+
1
Spektroskopi Massa: Ionisasi (EI)
e-
ruang analisis massa
molekul
e
M
M
Spektroskopi Massa: Analisis Massa (EI)
m/z (Da/muatan) = 4824 B2 r2 / V
2
Kelimpahan isotop di alam
Unsur
Isotop
Kelimpahan
Relatif (%)
Isotop
Kelimpahan
Relatif (%)
Isotop
Kelimpahan
Relatif (%)
Kelimpahan isotop dan identifikasi unsur
Jumlah ion [M+1] dapat digunakan dalam memperkirakan
jumlah karbon dalam molekul,
Contoh:
[M+1] = 11% dari kelimpahan M+ berarti molekul tersebut
mengandung 10 atom karbon
3
Kelimpahan isotop dan identifikasi unsur halogen
Ion tidak mengandung halogen
Halogen
1 Cl
1 Br
2 Cl
2 Br
BrCl
[M]
[M+2]
[M+4]
3
1
9
1
3
1
1
6
2
4
1
1
1
ion-ion mengandung halogen
[M]+
[M+2]+
Ion radikal
Spektroskopi Massa: Nasib molekul setelah ionisasi
e
M
M
fragmen NETRAL: H2O, CH2=CH2, CO2, dst
(energi rendah)
M
(energi tinggi)
CH3COOH
F1
fragmen radikal: OH, CH3, C2H5, dst
F2
F3
G
U
G
U
S
F
U
N
G
S
I
fragmen NETRAL: H2O, CH2=CH2, CO2, dst
CH3COOH
4
m/z pada:
209
192
164
148
120
...dst
Spektrum C14H19NO4
Fragmen hasil
penggalan
fragmen
netral
fragmen
radikal
Fragmen paling stabil
(puncak dasar)
-56
-47
Ion positif
Ion positif
radikal
Ion positif
radikal dari
molekul
[M]+
Spektrum alkana linier
• M+ radikal tidak muncul (kelimpahan ~ 0%)
• Spektrum alkana linier dicirikan oleh pelepasan
gugus –CH3 dan gugus-gugus -CH2, sehingga
terjadi perbedaan massa fragmen 14
• Perhatikan fragmen stabil pada m/z rendah,
sementara fragmen m/z tinggi sangat kurang stabil
Pola fragmentasi:
197
183
169
155
211
CH3(CH2)4CH3
n-heksadekana
Mr = 226
5
Spektrum alkana bercabang
• M+ radikal tidak muncul (kelimpahan ~ 0%)
• Fragmentasi pada alkana bercabang diarahkan oleh titik percabangan: perhatikan adanya
massa pada m/z
• Fragmen stabil pada m/z rendah, sementara fragmen m/z tinggi sangat kurang stabil
Pola fragmentasi:
169
57
CH3
C4H9
C10H21
85
141
CH3
CH3(CH2)4CH3
n-heksadekana
Mr = 226
C4H7
C10H21
5-metilpentadekana
Mr = 226
Spektrum C9H12
+.
+
CH3
CH2
-15
m/z 120
[M+]
-29
m/z 105
(tdk stabil)
+.
+
[M]+
CH2
- 29
+
m/z 105
91
(stabil)
-15
CH
6
Spektrum alkena: 1-heksena
• M+ radikal tampak jelas
• Perhatikan adanya fragmen m/z 41 dan 43 serta m/z 55 dan 29 (jumlah = 84)
• Perhatikan adanya fragmen pada m/z genap (42) yang berasal dari M+ genap
56
41
1-heksena
Mr = 84
42
55
43
84
69
29
Spektrum alkena: pola fragmentasi 1-heksena
CH2
H3C
+
m/z 41
fragmentasi-β
atau
CH2
+
H2C
m/z 43
penataan-ulang
CH3
H
+
H3C
m/z 42
CH3
frag.-β
isomerisasi
pen.-ulang
m/z 55 dan m/z 29
m/z 56
7
Spektrum alkohol: fragmentasi umum
OH
R
-H2O
R
M
M-18
H
OH
dari alkohol primer
H
H
R1
R2
C
OH
OH
dari alkohol sekunder
R3
R3
R1
OH
dari alkohol tersier
R3
Spektrum alkohol: 1-pentanol
M-H2O-28
42
OH
M-H2O-15
55
H
OH
M-H2O
70
H
31
8
Spektrum alkohol: 2-pentanol
H
OH
H3C
45
OH
H
M-H2O-15
55
OH
C3H7
M-CH3
73
Spektrum alkohol: 2-metil-2-butanol
H3C
OH
H3C
59
OH
H3C
OH
tidak muncul
C2H5
M-CH3
73
M-H2O-15
55
9
Spektrum alkohol aromatik: 3-etilfenol
HO
CH2
107
OH
cukup tinggi, karena gugus –OH terikat
cincin benzena sangat stabil
122
77
Spektrum eter: pola umum fragmentasi
R1
R1
O
R2
CH2
+
R2
CH2
+
R1
+
R1
atau
R2
O
+
CH2
R2
R1
R1
O
O
O
atau
R2
R2
O
CH2
10
Spektrum eter: etil sek-butil eter
Spektrum C5H10O (Keton)
m/z yang penting:
86 [M+], 71, 58, 43
- 43
- 28
M
-15
11
+.
Spektrum C10H12O (Keton)
H
CH2
O
O
+
CH2
-15
m/z 148
[M+]
-28
-43
m/z 133
(tdk stabil)
OH
+.
[M]+
O+
C
m/z 105
(stabil)
- 43
m/z 120
(tdk stabil)
- 28
+
-15
m/z 77
- 28
Ion radikal
Spektrum C6H10O2 (ester)
CH3
O
H2C
CH3
O
114
12
Spektrum Sikloheksana-1,2-diol
OH
- H2O
m/z 98
OH
m/z 116
OH
+ H2C CH2
m/z 70
OH
Spektrum C7H13Br
- CH2
- Br
- 79/81
[M]+
[M+2]+
13
Spektrum C3H5BrO2
- Br
- 79/81
[M]+
- 45
[M+2]+
- 17
Ion radikal
Spektrum C9H10O3
[M]+
- 72
- 59
- 45
- 17
Ion radikal
14
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Teknik ini adalah cara cepat mengidentifikasi senyawa dalam suatu
campuran.
Syarat: zat-zat yang akan diidentifikasi mudah menguap (titik didih
rendah ~ 200 oC).
Sangat bermanfaat untuk analisis rutin:
• bidang petroleum
• minyak atsiri
• klinik
• forensik
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Teknik ini adalah cara cepat mengidentifikasi senyawa dalam suatu
campuran.
15
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Spektrum massa metoda EI dan CI dari puncak kromatogram no. 2
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Penggunaan GC-MS dalam mendeteksi keadaan molekuler atmosfir Mars
pesawat Viking yang pernah diluncurkan ke Mars
16
Paduan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
Hasil pengukuran GC-MS pada ketinggian sekitar 135 km dari
permukaan Mars
CO2
N2/CO
Ar
CO2
Ar H2O
O2
N2
O2
Penentuan rumus molekul dengan spektroskopi massa
resolusi tinggi Contoh: penentuan rumus molekul suatu senyawa baru
yang diisolasi dari Morus macroura
OH
OH
8'
OH
C28H24O8
(488.1471)
OH
7'
7
8
HO
OH
OH
OH
17
Identifikasi Protein (Enzim) dengan ESI-MS
Contoh: protein yang diidentifikasi dari ekstrak E. coli
Pengembangan lebih lanjut: SELDI-MS, Surface Enhancement Laser
Desorption Ionization dan HPLC-MS
Identifikasi Interaksi antar Biomakromolekul (RNA) dengan obat
Contoh: identifikasi TAR-RNA dengan Neomisin dan peptida Tat
18
HPLC-MS dalam identifikasi metabolit
Contoh: identifikasi dan kuantifikasi likopene dalam jaringan prostat pada
pasien yang diberi suplemen saus tomat
HPLC-NMR-MS dalam identifikasi metabolit
Contoh: identifikasi hasil transformasi 4-triflorometil-2-bromoanilin dalam
tikus
19