ORGANIC MASS SPECTROMETRYAlbert
T. Lebedev
Moscow State M.V.Lomonosov University, Organic Chemistry Department, 119992 Moscow Russia
E-mail:[email protected]
Достоинства
масс-спектрометрии
•
Молекулярная
масса вещества. Рекорд 110,000,000 Дa•
Непревзойденная чувствительность. Рутина 10-12г, 10-14M. Рекорды
10-18
г, 10-21M
•
Структурная информация•
Прямой качественный и количественный анализ сложнейших смесей (тысячи компонентов)
•
Непревзойденная скорость анализа. Несколько минут для нескольких сотен соединений
•
•
Доступны
приборы
для
полевых
условий•
Химические и биологические соединения измеряются одним прибором
“If you can't solve a problem by mass spectrometry, it probably isn't worth solving”Fred McLafferty
1.Химия2. Биология3. Медицина4. Протеомика5. Физика6. Геология7. Космические исследования8. Допинг контроль9. Криминалистика10. Экология11. Подлинность картин12. Контроль промышленных процессов13. Археология
Graham Cooks carrying on environmental analysis using the Mini 11.5.
Photo of Jon Dagleish
The spectrometer vessel on its transport through the village of Leopoldshafen
to the research centre Karlsruhe
-
KATRIN project
Time-of-Flight MS
10.00 10.50 11.00 11.50 12.00 12.50 13.00 13.50 14.00 14.50
1e+07
2e+07
3e+07
4e+07
5e+07
6e+07
7e+07
8e+07
9e+07
1e+08
1.1e+08
1.2e+08
1.3e+08
1.4e+08
1.5e+08
1.6e+08
1.7e+08
1.8e+08
Time-->
Abundance
TIC: data.cdf
50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
m/z-->
Abundance
Scan 717 (14.509 min): IOD1.D71
43
21299141
168 402281190 369119 304 475429325244 451 499346
50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
m/z-->
Abundance
#98302: Pentadecane (CAS) $$ n-Pentadecane $$ CH3(CH2)13CH357
2985
212113 141 169
Anal. Chem. 76 (2004) 4484 -
4489
Лимонная кислота – натуральная или нет?
Rana ridibundaRana arvalis
Многокомпонентная
смесь пептидов
Электростимуляция
Пробоотбор
пептидов кожного секрета амфибий
Caerulein pEQDY(SO3
)TGWMDF-NH2(L.caerulea) – muscle contractor/relaxant, analgesic 2000 times more active than morphine (nM)
(gall bladder operation)
Magainins 1, 2 (Xenopus laevis)–
wide-spectrum antibiotics, anticancer and antifungalpeptides
(μМ)
Caerins 1 (Litoria)- anticancer activity
(μМ)
Pseudin 2 (Pseudis paradoxa)–stimulation of insulin production
(nМ)
Biological activity of amphibia’s
skin peptides
Potential drugs
The first step to investigate the activity involves determination
of
primary structure of the peptides
(SEQUENCING)
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540
560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1060
mass
mass
0
0
100
100
%
%
2.13e5
175.1
70.1
60.1
50.0
157.1
112.1
98.1
97.171.1
120.1140.1
155.1
158.1
167.1
402.2
237.2217.2
209.2195.1
192.1
235.1
245.1305.2
262.2 302.2274.2
287.2
371.2359.2316.2
332.2349.2
399.2
384.2
419.3 555.4486.3
468.3458.3440.3 471.3
527.4506.3
499.3
530.7
545.3
1060.6
807.5
642.4
624.4
614.4
597.4
596.4
583.3565.3
607.3
625.3
633.4
710.4
653.4 702.4693.4
692.4660.4
739.4721.4
747.5790.4748.4
777.5773.4 799.5
904.5
858.5
841.5
840.5808.5
828.5
842.6
886.5
869.5887.5
903.6
1043.6
1001.6
983.6905.6981.6932.5 965.6 984.6
1025.6 1059.7 1061.7
1062.5
156 (R)
156 (R)
97 (P)97 (P)
147 (F)57 (G)
97 (P)87 (S)
87 (S)244 (PF)
Arg
R
147 (F)
Series
у: RPPGFS(PF)R-OHSeries
b: R(----)SPFR-OH RPPGFSPFR-OH -
bradykinin
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
66
6
6 Zvenigorod
Kolomna
Kolhida
1
MC Profiling: Rana ridibunda, different populations
4 5
6
4
3 6
3
12
7
7
7
7
1
23
6
5
7
12
3
4
6
7
R. R. arvalisarvalis 2D mass map2D mass map
FVPLLVSKLVC*VVTKKC*PLLVSKLVC*VVTKKC*
R. R. temporariatemporaria 2D mass map2D mass map
R. R. ridibundaridibunda 2D mass map2D mass map
Пептидомы
трех родственных видов лягушек
T.Yu.Samgina
et al. Peptides., 2012, 34, pp 296–302
2D mass
map
of the known
bioactive
frog
peptides
K.A.Artemenko et al. Anal. Chem., 2009, 81 (10), pp 3738–3745
1.
Изучение
побочных продуктов дезинфекции воды2.
Создание списков приоритетных загрязняющих веществ для реки, завода, города, моря и т.д.
3.
Аккумулирование экотоксикантов
по трофической цепи экосистемы Байкала
4.
Экологическое картирование Северного Каспия5.
Почему умерли дельфины в дельфинарии?
6.
Почему китайское лекарство не работает?7.
Почему чукчи не могут есть китов?
8.
Почему происходят заморы рыб?9.
Из чего состоят звуковые валики XIX
века?
10. Как детектировать соединение если его количество в пробе в миллионы раз меньше, чем сотен других?
11. Чем мы дышим?12. Какие соединения выделяют детские игрушки?13. Почему снег на юге Финляндии чище чем в Заполярных
областях?14. Что происходит в окружающей среде с УФ-протекторами
Экологические
тематики лаборатории
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
1e+007
2e+007
3e+007
4e+007
5e+007
6e+007
7e+007
8e+007
9e+007
Time (s)TIC
TIC chromatograms of 36 km (a) snow and fresh snow (b)500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250
4e+ 006
6e+ 006
8e+ 006
1e+ 007
1.2e+ 007
1.4e+ 007
1.6e+ 007
1.8e+ 007
2e+ 007
T im e (s )T IC
a
b
O.V.Polyakova
et al. 19th
IMSC, Kyoto, Japan, 2012
900 920 940 960 980 1000
5e+006
6e+006
7e+006
8e+006
9e+006
1e+007
1.1e+007
1.2e+007
Time (s)TIC
900 920 940 960 980 1000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Time (s)142
TIC and m/z
142 ion plots to determine methylnaphthalenes
А.Т.Лебедев и др.,
Масс-спектрометрия
2012, 9
(1), с.
5-15
Alkanes + naphthenes
Alkylbenzenes
Alkylnaphthalenes
а)
Three-dimensional chromatogram of the diesel oil sample
A.T.Lebedev. Comprehensive Environmental Mass Spectrometry.
2012, ILMPublications, UK, 510
pp
Chlorinated Alkylbenzenes
Chlorinated Alkylnaphthalenes
Three-dimensional chromatogram of the diesel oil sample after its aquatic chlorination with molecular chlorine
A.T.Lebedev. Comprehensive Environmental Mass Spectrometry.
2012, ILMPublications, UK, 510
pp
Chukotka. Whale hunting
5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.000
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
200000
220000
240000
260000
Time-->
Abundance
TIC: KIT1B.D
TIC Chromatogram of the volatile compounds in the blubber of “stinky” gray whale. From the left: isobutanal, butanal, 2-methylbutanal, 3-
methylbutanal, 2-ethylfuran, pentanal, petan-2-one, isomeric brunched hexanals
(4), hexanal
(base peak), isomeric brunched octanals
(3),
octanal, alkylketones
(3), nonanal
A.T.Lebedev. In “Chemistry in the oil industry XII”,
2011, Royal Soc. Chem., UK, p.
40-49
The Map of the sampling sites in the North Caspian Sea (2001-2002)
O.V.Polyakova
et al., in Water Pollution.
2003, WITPress, Southapton, UK, p. 115-124
O.V.Polyakova
et al., in Water Pollution.
2003, WITPress, Southapton, UK, p. 115-124
O.V.Polyakova
et al., in Water Pollution.
2003, WITPress, Southapton, UK, p. 115-124
Acknowledgements
Kim HaselmannBogdan
Budnik
Frank KjeldsenMichael Lund NilesenChristopher Adams
Thomas KöcherCorina
Mayrhofer
Consuelo Marin VicenteHongqian
(Angie) Yang
Thermo
Funding:
Swedish Research Council
K&A Wallenberg foundation
European Union
Thank you