Inhaltsverzeichnis
Cover
Titel
Impressum
Vorwort
Zum Aufbau des Buches
Liste der Autoren
Teil I: Überblick, Fallstricke, Hardwareanforderungen
1 Stand der Technik in der LC-MS-Kopplung
1.1 Einleitung
1.2 Ionisationsmethoden bei Atmosphärendruck-Massenspektrometern
1.3 Massenanalysatoren
1.4 Zukünftige Entwicklungen
1.5 Worauf sollten Sie beim Kauf eines Massenspektrometers achten?
Literatur
2 Technische Aspekte und Fallstricke der LC-MS-Kopplung
2.1 Instrumentelle Voraussetzungen für LC-MS-Analytik – die richtige Anlage zum Analysenproblem
2.2 LC-MS-Methodenentwicklung und HPLC-Methodenanpassung – wie mache ich meine Trennung fit für LC-MS?
2.3 Fehlerquellen und Fallstricke – wenn es mal nicht richtig läuft
2.4 Fazit
2.5 Abkürzungen
Literatur
3 Aspekte der Methodenentwicklung bei der LC-MS-Kopplung
3.1 Einleitung
3.2 Von der Targetanalytik zu Screeninguntersuchungen
3.3 Optimierung chromatografischer und massenspektrometrischer Parameter
3.4 Quantifizierung mittels LC-MS
3.5 Screening mittels LC-MS
3.6 Miniaturisierung – LC-MS quo vadis?
Literatur
Teil II: Tipps, Beispiele, Trends
4 LC-MS für alle(s)? – LC-MS-Tipps
4.1 Einführung
4.2 Tipp 1
4.3 Tipp 2
4.4 Tipp 3
4.5 Tipp 4
4.6 Tipp 5
4.7 Tipp 6
4.8 Tipp 7
4.9 Tipp 8
4.10 Noch mehr Hilfe
Literatur
Internet
Teil III: Anwender berichten
5 Ein praktisches Beispiel aus der Ionenchromatografie
Literatur
6 Problemlösungen mittels HPLC-MS aus der Praxis für die Praxis
6.1 Einführung und Aufgabenstellungen
6.2 Fallbeispiel 1
6.3 Fallbeispiel 2
6.4 Fallbeispiel 3
6.5 Fallbeispiel 4
7 LC-MS aus Sicht eines Wartungsingenieurs
7.1 Einleitung und historischer Abriss
7.2 Spraytechniken
7.3 Durchgang durch den Ionenpfad
7.4 Der Analysator
7.5 Wartung
Literatur
Teil IV: Hersteller berichten
8 Agilent Massenspektrometrie, Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft
9 Hersteller berichten – SCIEX
10 Hersteller berichten – Thermo Fisher Scientific
10.1 Flüssigchromatografie (LC) für LC-MS
10.2 Massenspektrometrie (MS) für LC-MS
10.3 Integrierte LC-MS-Lösungen
10.4 Software
Literatur
Über die Autoren
Sachverzeichnis
Endbenutzer-Lizenzvereinbarung
List of Illustrations
1 Stand der Technik in der LC-MS-Kopplung
Abb. 1.1 Analyse von Safran mittels DIP-APCI und einem hochauflösenden qTOF-MS.
Abb. 1.2 Geeigneter Polaritätsbereich von Analyten für die Ionisation mit verschiedenen API-Techniken. Hinweis: Der erweiterte Massenbereich der APLI gegenüber APPI und APC ergibt sich aus der Ionisation von unpolaren aromatischen Analyten in einem Elektrospray. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von O.J. Schmitz, T. Benter, Advances in LC-MS Instrumentation: Atmospheric pressure laser ionization, Journal of Chromatography Library, Vol. 72 (2007), Chapter 6, Pages 89–113.
Abb. 1.3 Reduzierung der Tröpfchengröße.
Abb. 1.4 Reaktionsmechanismus bei der APCI.
Abb. 1.5 Ionensuppression von PAK im Urin bei APCI-MS Analysen.
Abb. 1.6 Analyse einer Mischung aus Glukose und Fruktose mittels IM-qTF-MS.
2 Technische Aspekte und Fallstricke der LC-MS-Kopplung
Abb. 2.1 Schematische Darstellung des Gradientenverzögerungsvolumens (GDV) und des Außersäulenvolumens (ECV) einer LC-Anlage.
Abb. 2.2 Absteigender (a) bzw. aufsteigender (b) Flusspfad zur Minimierung der Kapillarverbindung Säule–Massenspektrometerquelle.
Abb. 2.3 LC-MS-Chromatogramm zweier Isomere mit m/z = 240,10; (a) Kapillare nach der Säule PEEK-Meterware(130gm Innendurchmesser), PEEK-Fingertight-Verschraubungen; (b) Edelstahlkapillare nach der Säule mit totvolumenfreier Verschraubungstechnik (Viper™ Fingertight-Fittingtechnologie, 130 gm Innendurchmesser).
Abb. 2.4 Verkürzung der Rekonditionierungszeit und Durchsatzerhöhung durch Verwendung einer zweiten Trennsäule und alternierender Probeninjektion (Tandem-LC); (a) Flussschema, (b) zeitliche Staffelung der Injektionen.
Abb. 2.5 Isobarenunterscheidung mittels Chromatografie und UV-Detektion am Beispiel der Reaktionskontrolle einer N-Arylierung eines E-/Z -Acrylsäureestergemischs.
Abb. 2.6 Signalstärke von Leu-Enkephalin, in einer Auswahl an gängigen LC-MS-Lösemitteln gelöst, per Spritzenpumpe infundiert und im ESI(+)-Modus gemessen [12].
Abb. 2.7 Trennung eines Cytochrom-C-Verdaus unter Zusatz von 0,05 % TFA (a) bzw. 0,1 % FA (b) bei ansonsten identischen chromatografischen Bedingungen.
Abb. 2.8 Einfluss der Trocknungsgastemperatur auf die MS-Signalqualität mittels FIA von Astemizol in 10 mM wässr. Ammoniumacetat/Methanol 20/80 (v/v) bei 50 μL/min auf einemTriple-Quadrupol-Gerät; (a) extrahiertes Ionenchromatogramm von Astemizol ([M + H]+ ), m/z 459,3; (b) rekonstruiertes Totalionenchromatogramm.
Abb. 2.9 Massenspektrum zweier koeluierender Substanzen m1 und m2 mit einem niedrigauflösenden (a) und mit hochauflösendem (b) Massenspektrometer gemessen.
Abb. 2.10 Massenspektrum einer einfach (a, b) und einer vierfach geladenen (c, d) Substanz, mit einem niedrigauflösenden (a, c) und mit hochauflösendem (b, d) Massenspektrometer gemessen.
3 Aspekte der Methodenentwicklung bei der LC-MS-Kopplung
Abb. 3.1 Strukturformeln von (a) Cyclophosphamid (CP) und (b) Ifosfamid (IF).
Abb. 3.2 Strukturformeln von (a) Epirubicin und (b) Doxorubicin.
Abb. 3.3 Matrixeffektchromatogramm eines Hausstaubextraktes. Dargestellt sind ausgewählte Massenübergänge verschiedener Mykotoxine (ungeglättete Rohdaten). Für weitere Erläuterungen s. Text.
Abb. 3.4 Strukturformeln der Zielanalyten 5-Fluorouracil (1), Gemcitabin (2), Methotrexat (3), Topotecan (4), Irinotecan (5), Ifosfamid (6), Cyclophosphamid (7), Doxorubicin (8), Epirubicin (9), Etoposid (10), Paclitaxel (11) und Docetaxel (12).
Abb. 3.5 Grafische Darstellung des Versuchsplans zur Ermittlung des geeigneten Phasensystems.
Abb. 3.6 Prinzipskizze des für das teilautomatisierte Screening verwendeten HPLC-Systems.
Abb. 3.7 Vergleichende Trennung von zwölf Zytostatika auf einer (a) Ascentis Express C-8 (50 × 2,1 mm, 2,7μm), (b) Restek Raptor AR-C-18 (50 × 2,1 mm, 2,7μm), (c) ChromaNik SunShell RP-Aqua C-28 (50 × 2,1 mm, 2,6μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: Temperatur: 30 °C; Injektionsvolumen: 2μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Acetonitril + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: UV bei 200 und 254 nm. Die vertikal gestrichelte Linie markiert den dreifachen Wert der Durchflusszeit.
Abb. 3.8 Vergleichende Trennung von zwölf Zytostatika auf einer (a) Ascentis Express RP-Amid (50 × 2,1 mm, 2,7μm), (b) Restek Raptor Biphenyl (50 × 2,1 mm, 2,7μm), (c) TCI Kaseisorb LC ODS-SAX Super (50 × 2,0 mm, 3,0μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: Temperatur: 30°C; Injektionsvolumen: 2 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Acetonitril + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: UV bei 200 und 254 nm. Die vertikal gestrichelte Linie markiert den dreifachen Wert der Durchflusszeit.
Abb. 3.9 Vergleichende Trennung von zwölf Zytostatika auf (a) einer Ascentis Express C-8 (50 × 2,1 mm, 2,7μm), (b) Restek Raptor AR-C-18 (50 × 2,1 mm, 2,7μm), (c) ChromaNik SunShell RP-Aqua C-28 (50 × 2,1 mm, 2,6μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: Temperatur: 30 °C; Injektionsvolumen 2 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Methanol + 0,1 % Ameisensaure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: UV bei 200 und 254 nm. Die vertikal gestrichelte Linie markiert den dreifachen Wert der Durchflusszeit.
Abb. 3.10 Vergleichende Trennung von zwölf Zytostatika auf einer (a) Ascentis Express RP-Amid (50 × 2,1mm, 2,7 μm), (b) Restek Raptor Biphenyl (50 × 2,1 mm, 2,7 μm), (c) TCI Kaseisorb LC ODS-SAX Super (50 × 2,0 mm, 3,0 μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: Temperatur: 30°C; Injektionsvolumen 2 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Methanol + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 350 ×L min–1 ; Detektion: UV bei 200 und 254 nm. Die vertikal gestrichelte Linie markiert den dreifachen Wert der Durchflusszeit.
Abb. 3.11 Vergleichende Trennung von zwölf Zytostatika auf einer Ascentis Express C-8 (50 × 2,1 mm, 2,7 μm) Trennsäule. Chromatografische Parameter: (a, b) Temperatur: 30, 50 °C; Injektionsvolumen: 2μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Acetonitril + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: UV bei 200 und 254 nm; (c, d) Temperatur: 30, 50 °C; Injektionsvolumen: 2μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Methanol + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: UV bei 200 und 254 nm.
Abb. 3.12 Vergleichende Trennung von zwölf Zytostatika auf einer Agilent Zorbax SB C-18 (50 × 2,1 mm, 1,8 μm) Trennsäule. Chromatografische Parameter: (a) Gradientensteigung: in 30min von 1 auf 99% B, (b) Gradientensteigung: in 10min von 1 auf 99% B; Temperatur: 30 °C; Injektionsvolumen: 5 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Acetonitril + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: UV bei 200 und 254 nm.
Abb. 3.13 Vergleichende Trennung von zwölf Zytostatika auf einer ChromaNik SunShell RPA-qua C-28 (50 × 2,1 mm, 2,6 μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: (a) Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 100 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Essigsäure, B = Acetonitril + 0,1 % Essigsäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; (b) Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 100 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Acetonitril + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: MS – Multiple Reaction Monitoring.
Abb. 3.14 Typischer Systemaufbau bei der LC-MS-Kopplung.
Abb. 3.15 Optimierter Systemaufbau bei Kopplung eines flexiblen HPLC-Systems mit dem Massenspektrometer.
Abb. 3.16 Auftragung des Innendurchmessers der Trennsäule gegen die lineare Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase für eine konstante Flussrate von 0,5mL min–1 .
Abb. 3.17 UV-Spektren von (a) Cyclophosphamid und (b) Ifosfamid.
Abb. 3.18 Schematische Darstellung für die „normale“ Injektion. a) Darstellung einer Trennsäule; b) Darstellung des resultierenden Chromatogramms. Für weitere Erläuterungen: siehe Text.
Abb. 3.19 Schematische Darstellung der großvolumigen Direktinjektion für (a) Injektion aus wässriger Phase und (b) Injektion aus organischer Phase. Der Injektionspfropfen belegt etwa die Hälfte des der mobilen Phase in der Trennsäule zugänglichen Volumens. Für weitere Erläuterungen: siehe Text.
Abb. 3.20 Trennung von zwölf Zytostatika auf einer ChromaNik SunShell RP-Aqua C-28 (50 × 2,1 mm, 2,6 μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: (a) Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 5 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Essigsäure, B = Acetonitril + 0,1 % Essigsäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: MS – Multiple Reaction Monitoring; Zusammensetzung der Injektionslösung: 30/70 (v/v) Wasser/Isopropanol. Die dunkel markierte Fläche ist die Elutionsbande von Irinotecan.
Abb. 3.21 Trennung von zwölf Zytostati ka auf einer ChromaNik SunShell RP-Aqua C-28 (50 × 2,1 mm, 2,6 μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: (a) Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 5 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Essigsäure, B = Acetonitril + 0,1 % Essigsäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: MS – Multiple Réaction Monitoring; Zusammensetzung der Injektionslösung: 30/70 (v/v) Wasser/Isopropanol. Die dunkel markierte Fläche ist die Elutionsbande von Irinotecan.
Abb. 3.22 Trennung von zwölf Zytostatika auf einer ChromaNik SunShell RP-Aqua C-28 (50 × 2,1 mm, 2,6 μm) Trennsäule; chromatografische Parameter: (a) Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 100 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Essigsäure, B = Acetonitril + 0,1 % Essigsäure; Flussrate: 350 μL min–1 ; Detektion: MS – Multiple Reaction Monitoring; Zusammensetzung der Injektionslösung: 93/7 (v/v) Wasser/Isopropanol.
Abb. 3.23 Trennung von vier Pharmaka (a) ohne und (b) mit Online-Anreicherung. Chromatografische Bedingungen: stationäre Phase: (a) Waters XBridge C-18 (50 × 2,1 mm, 3,5 μm), (b) Thermo Hypercarb (10 × 2,1 mm, 5 μm) gekoppelt mit einer Waters XBridge C-18 (50 × 2,1 mm, 3,5 μm) Trennsäule; mo bile Phase: (A) deionisiertes Wasser mit 0,1% Trifluoressigsäure, (B) Acetonitril mit 0,1% Trifluoressigsäure; Flussrate: 0,5 mL min–1 ; Gradient: 0–90 % B in 10 min, 10–20 min, 100% B; Injektionsvolumen: 1000 μL; Temperatur: 35 °C; Detektion: MS. Analyten: 1) Gemcitabin, 2) Ifosfamid, 3) Cyclophosphamid, 4) Fenofibrat.
Abb. 3.24 Trennung von vier Pharmaka. Chromatografische Bedingungen: stationäre Phase: Thermo Hypercarb (10 × 2,1 mm, 5 μm) gekoppelt mit einer Waters ×Bridge C-18 (50 × 2,1 mm, 3,5 μm) Trennsäule; mo bile Phase: (A) deionisiertes Wasser mit 0,1 % Trifluoressigsäure, (B) Acetonitril mit 0,1 % Trifluoressigsäure; Flussrate:0,5 mL min–1 ; Gradient: 0–90% B in 10 min, 10–20 min, 100% B; Injektionsvolumen: s. Abb.; Temperatur: 35 °C; Detektion: MS. Aufgegebene absolute Stoffmenge: 25 ng. Analyten: 1, ① Gemcitabin, 2, ② Ifosfamid, 3, ③ Cyclophophamid, 4, ④ Fenofibrat.
Abb. 3.25 Systemaufbau der Online-SPE-LC-MS/MS-Kopplung: (1) HPLC-Pumpen, (2) PAL-RTC-Probengeber, (3) automatischer Kartuschenwechsler, (4) HPLC-Ofen, (5) Tandemmassenspektrometer.
Abb. 3.26 Vergleich der Chromatogramme einer angereicherten Probe auf einer (a) Resin SH-Kartusche und (b) C-18-Kartusche.
Abb. 3.27 Vergleich der Wiederfindungsraten von Online-SPE (C-18-Kartusche, n = 3) und Off ine-SPE (HLB-Kartusche, n = 5) für eine Abwasser-Multianalytmethode mit 25 Arzneimitteln und einem Aufgabevolumen von 10mL bei der Online-SPE.
Abb. 3.28 Zeitlicher Ablauf der Probenbearbeitung bei der manuellen Offline-SPE und der automatisierten Online-SPE.
Abb. 3.29 Resultierende Intensitäten für die zwei Massenübergänge der jeweiligen Analyten in Abhängigkeit der eingestellten Quellentemperatur.
Abb. 3.30 Resultierende Intensitäten für die zwei Massenübergänge derjeweiligen Analyten in Abhängigkeit des eingestellten Volumenstroms des Vernebelungsgases bei einer Quellentemperatur von (a) 450 °C und (b) 250 °C.
Abb. 3.31 LC-MS/MS-Chromatogramm von 182 Massenübergängen auf einer 50 × 2 mm Merck Chromolith FastGradient RP18 HPLC-Säule. Chromatografische Parameter: Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 20 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Methanol + 0,1 % Ameisensäure; Gradient: 5–95 % B in 20 min; Flussrate: 400 μL min–1 ; massenspektrometrische Parameter: pause time: 5 ms; dwell time: 100 ms (ungeglättete Rohdaten).
Abb. 3.32 Ausschnitt eines LC-MS/MS-Chromatogramm von 182 Massenübergängen auf einer 50 × 2 mm Chromolith FastGradient RP18 HPLC-Säule. Chro matografische Parameter: Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 20 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Methanol + 0,1 % Ameisensäure; Gradient: 5–95 % B in 20 min; Flussrate: 400 μL min–1 ; massenspektrometrische Parameter: pause time: 5 ms; dwell time: 10 ms (ungeglättete Rohdaten).
Abb. 3.33 Ausschnitt eines LC-MS/MS-Chromatogramms von 182 Massenüber gängen auf einer 50 × 2 mm Chromolith FastGradient RP18 HPLC-Säule. Chromatografische Parameter: Temperatur: 40 °C; Injektionsvolumen: 20 μL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Methanol + 0,1 % Ameisensäure; Gradient: 5–95 % B in 20 min; Flussrate: 400 μL min–1 ; massenspektrometrische Parameter: pause time: 5 ms, MRM detection window: 60 s, target scan time: 2 s (ungeglattete Rohdaten).
Abb. 3.34 Vergleichende Darstellung des Prinzips des Multiple Reaction Monitoring. (a) Retentionszeitunabhängiger MRM-Modus; (b) retentionszeitunabhängiger MRM-Modus mit Einteilung des Chromatogramms in Perioden; (c) retentionszeitabhängiger MRM-Modus mit variablen Detektionsfenstern.
Abb. 3.35 Allgemeiner Ablauf einer LC-MS- und MS/MS-Screeninganalyse. a) Total-Ionenstrom-Chromatogramm; b) MS Full-scan Spektrum zur Ableitung der Summenformel; c) zu b) zugehöriges Produkt-Ionenspektrum.
Abb. 3.36 Übersicht der Zykluszeiten für kombinierte messdateninformationsabhängige MS-und MS/MS-Experimente.
Abb. 3.37 Vergleich kommerziell verfügbarer Emitter-Tips. (a) klassisches Emitter-Tip mit einem Innendurchmesser von 100 µm, ausgelegt auf 1 /16"-Verschraubungen; (b) miniaturisiertes Emitter-Tip mit einem Innendurchmesser von 25 µm, ausgelegt auf 1/32"-Verschraubungen.
Abb. 3.38 Versuchsaufbau für die Trennung von Arzneistoffen mit einer monolithischen Nano-HPLC-Säule(MerckCapROD 150 × 0,1 mm).
Abb. 3.39 LC-MS/MS-Chromatogramm einer Trennung von 50 Arzneistoffen auf (a) einer 50 × 2 mm Chromolith Fast Gradient RP18 Trennsäule; chromato grafische Parameter: Temperatur: 40 °C Injektionsvolumen: 10 µL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Acetonitril + 0,1 % Ameisensäure; Flussrate: 500 μL min–1 ; massenspektrometrische Parameter: pausetime: 5 ms; dwell time: 20 ms; (b) einer 150 × 0,1 mm Chromolith CapROD C-18 Trennsäule; chromatografi sche Parameter: Temperatur: Raumtemperatur; Injektionsvolumen: 100nL; mobile Phase: A = Wasser + 0,1 % Ameisensäure, B = Acetonitril + 0,1 % Ameisensäure; Flussra te: 5 μL min–1 ; massenspektrometrische Parameter: pausetime: 5 ms; dwell time: 20 ms.
4 LC-MS für alle(s)? – LC-MS-Tipps
Abb. 4.1 Anwendungsbereiche der API-Techniken.
Abb. 4.2 Schema einer Elektrospray-Ionenquelle.
Abb. 4.3 Elektrospray-Massenspektrum von Myoglobin.
Abb. 4.4 Schema einer APCI-Ionenquelle.
Abb. 4.5 Schema einer APPI-Ionenquelle.
Abb. 4.6 LSD (Lysergsäure-diethylamid) und LAMPA (Lysergsäure-methylpropylamid) mit TFA (Trifluoressigsäure).
Abb. 4.7 Adduktbildung ESI mit Zugabe von Alkalisalzen (Natrium-, Kalium-, Lithiumacetat).
Abb. 4.8 APCI-Addukte von Prednisolon.
Abb. 4.9 ESI-Kalibrationskurven für o-Toluidin und 3,3′-Dimethylbenzidin.
Abb. 4.10 APCI-Kalibrationskurven für o-Toluidin und 3,3'-Dimethylbenzidin.
Abb. 4.11 Signal/Rauschen als Funktion der MSn
Abb. 4.12 Das Prinzip der Ionisation bei Atmosphärendruck.Mögliche Kombinationen von Phasenübergang und Ladungstransfer.
Abb. 4.13 Abfall der Signalintensität nach extremer Matrixbelastung einer lonenquelle.
Abb. 4.14 Vergleich eines Lösemittelstandards mit einem Matrix-Spike.
Abb. 4.15 Erweiterte Evaluierung des Matrixeffektes.
Abb. 4.16 Methodenoptimierung mittels Infusion des Analyten.
Abb. 4.17 Untersuchung des Matrixeffektes mittels Infusion des Analyts.
5 Ein praktisches Beispiel aus der Ionenchromatografie
Abb. 5.1 (a) Schematische Darstellung der Quadrupole eines Dreifach-Quadrupol-Massenspektrometers. Zur vereinfachten Darstellung sind jeweils nur zwei der vier Elektroden der Quadrupole gezeigt. Im erstenQuadrupol (Q1) wird das Vorläuferion herausgefiltert, im Q2 wird das Vorläuferion durch kollisionsinduzierte Dissoziation fragmentiert, und im Q3 werden dann spezifische Fragmentionen herausgefiltert. (b) Isomere der Hydroxyeicosatetraensäure (HETE). (c) Schematische Darstellung der massenspektrometrischen Auflösung von HETE-Isomeren. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von Novartis.
Abb. 5.2 Chromatogramme der Trennung von vier polaren Molekülen mittels IC und Detektion mithilfe eines dreifachen Quadrupol-Massenspektrometers. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von Novartis.
6 Problemlösungen mittels HPLC-MS aus der Praxis für die Praxis
Abb. 6.1 Die „falsche“ Wahl des Ionisierungsmodus kann zu falschen Schlussfolgerungen im Rahmen von Stabilitätsstudien führen, Details s. Text. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von MCC.
Abb. 6.2 Der Vergleich von Chromatogrammen mit MS-, DAD- und ELSD-Detektion maximiert die Informationsdichte und erhöht die Sicherheit bezüglich Aussagen zur Struktur und Reinheit. Hier: Methohexital Imp. 236. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von MCC.
Abb. 6.3 Der Vergleich von Chromatogrammen mit MS-, DAD- und ELSD-Detektion maximiert die Informationsdichte und erhöht die Sicherheit bezüglich Aussagen zur Struktur und Reinheit. Hier: Tribenuron Verunreinigung 1. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von MCC.
Abb. 6.4 Chromatogramm einer Komponente nach optimierter Synthese; vgl. die Chromatogramme an den drei Detektoren (DAD, ELSD, MS-TIC). Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von MCC.
Abb. 6.5 Strukturen der Dopaminverunreinigungen. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von MCC.
7 LC-MS aus Sicht eines Wartungsingenieurs
Abb. 7.1 Micromass Quattro Ultima Pt, Verschmutzung nach dem ersten Ionentunnel.
Abb. 7.2 Micromass Quattro Ultima Pt, Verschmutzung nach dem zweiten Ionentunnel.
Abb. 7.3 Schwarze Schatten zeigen Verschmutzungen an Komponenten des Ionenblocks.
Abb. 7.4 Micromass Quattro Premier XE, extrem korrodierte Ionenquelle.
Abb. 7.5 Agilent MSD, ionburn auf einem hyperbolisch geformten Quarzquadrupol.
Abb. 7.6 Micromass Quattro Micro-Ionenquelle.
Abb. 7.7 Rostiges Öl-Wasser-Gemisch aus der Vorpumpe.
9 Hersteller berichten – SCIEX
Abb. 9.1 Ionenpfad eines QTRAP® 6500 Systems mit gebogener Kollisionszelle mit Orifice (OR), QJet (Q0) zur Weiterleitung der Ionen, RF-Quadrupolen und Detektor. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von SCIEX.
Abb. 9.2 Gegenüberstellung von „traditionellen“ (a), schnellen (b) und UHPLC-Gradienten (c). Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von SCIEX.
Abb. 9.3 MRM-Übergang 331/127 kann zur Quantifizierung herangezogen werden, während der MRM-Übergang 331/99 unter Matrixinterferenzen leidet. MRM3 -Übergang 331/99/71 hat nahezu keine Interferenz mehr. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von SCIEX.
Abb. 9.4 Extrahiertes Ionenchromatogramm (XIC) von der Probe (a) mit einem XIC aus einer Kontrollprobe verglichen (b). Dazu die Identifizierung mittels exakter Masse, Retentionszeit, Isotopenmuster, Bibliotheken und der errechneten Summenformel (c). Unten das MS-Spektrum (d) und das MS/MS-Spektrum (e) mit dem Vergleich zu einem MS/MS-Spektrum aus der Spektrenbibliothek. Reproduziert mit freundlicher Genehmigung von SCIEX.
List of Tables
2 Technische Aspekte und Fallstricke der LC-MS-Kopplung
Tab. 2.1 Volumen und Rückdruck einer 750 mm-Kapillare verschiedener Innendurchmesser in den Viskositätsmaxima von Wasser-Acetonitril- und Wasser-Methanol-Gemischen.
Tab. 2.2 Empfohlenes Reäquilibrierungsvolumen für eine Hochdurchsatz- und eine hochauflösende Trennsäule unter MS-tauglichen Bedingungen.
Tab. 2.3 Eignung und Einsatzzweck verschiedener Massenspektrometertypen; + = sehr gut geeignet, o = mäßig geeignet, – = ungeeignet.
Tab. 2.4 Nutzbare und optimale Arbeitsbereiche verschiedener Ionisationsverfahren.
Tab. 2.5 Gängige Gasphasenaddukte bei positiver (links) bzw. negativer (rechts) Polarität. Massendifferenzen beziehen sich auf die Differenz zwischen [M + H]+ (links) bzw. [M – H]– (rechts) und dem jeweiligen Gasphasenaddukt.
3 Aspekte der Methodenentwicklung bei der LC-MS-Kopplung
Tab. 3.1 Übersicht der verschieden LC-MS-Messstrategien und Arbeitsabläufe.
Tab. 3.2 Auflistung der Zielverbindungen mit Angabe wichtiger physikochemischer Parameter [8].
Tab. 3.3 Auflistung der für das Screening ausgewählten stationären Phasen.
Tab. 3.4 Vergleichende Übersicht des effektiven Säulenvolumens in Abhängigkeit von Länge und Durchmesser von HPLC-Trennsäulen.
Tab. 3.5 Resultierende Quellenparameter in Abhängigkeit der verwendeten Evaluierungsstrategie.
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Herausgegeben von
Das HPLC-MS-Buch für Anwender
Herausgegeber
Stavros Kromidas
Consultant, Saarbrücken
Breslauer Str. 3
66440 Blieskastel
Deutschland
Alle Bücher von Wiley-VCH werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung.
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© 2017 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany
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Umschlaggestaltung Formgeber, Mannheim, Deutschland
Satz le-tex publishing services GmbH, Leipzig, Deutschland
Print ISBN 978-3-527-34291-4
ePDF ISBN 978-3-527-80805-2
ePub ISBN 978-3-527-80803-8
Mobi ISBN 978-3-527-80804-5
oBook ISBN 978-3-527-80802-1
Aus einem Verfahren für Spezialisten in der Forschung entwickelt sich die LC-MS-Kopplung immer schneller auch zu einer bewährten Technik für Anwender in der Routine. Vorliegendes Buch ist ausschließlich der LC-MS-Kopplung gewidmet.
Unser Ziel ist es, LC-MS-Anwendern möglichst detaillierte Informationen zu geben, damit sie ihre LC-MS-Applikation optimal durchführen können. Dazu haben Kollegen, die in früheren Büchern von mir LC-MS-Beiträge verfasst haben, ihre Beiträge überarbeitet und aktualisiert. Ferner wurden in das Buch neue Beiträge von LC-MS-Praktikern aufgenommen. Beim Verfassen des Textes hatten wir zweifelsohne die Praxis im Blick, aber auch theoretisches Hintergrundwissen wird verdichtet behandelt. Ich hoffe, dass sowohl der Analytiker in der Entwicklung als auch der Anwender in der Routine Anregungen und Tipps zum optimalen Einsatz von LC-MS-Kopplungen finden werden.
Mein besonderer Dank gilt Wolfgang Dreher für seine kritischen Hinweise zum Manuskript, ferner meinen Autorenkollegen dafür, dass sie trotz ihren äußerst knappen Zeitressourcen es möglich gemacht haben, ihre Erfahrung und ihr Wissen zu Papier zu bringen. WILEY-VCH und speziell Reinhold Weber danke ich für die gute und enge Zusammenarbeit sowie seine Flexibilität.
Blieskastel, März 2017
Stavros Kromidas
Das Buch enthält zehn Kapitel, die wie folgt aufgeteilt sind:
1–3: Teil I Überblick, Fallstricke, Hardwareanforderungen 4: Teil II Tipps, Beispiele 5–7: Teil III Anwender berichten 8–10: Teil IV Hersteller berichten, Trends
Teil I
Oliver Schmitz gibt im Einführungskapitel einen Überblick über den Stand der Technik in der LC-MS-Kopplung und stellt die unterschiedlichen Modi vor. Im zweiten Kapitel Instrumentelle Voraussetzungen für LC-MS-Analytik – die richtige Anlage zum Analysenproblem geht Markus Martin zunächst auf apparative Gesichtspunkte ein, bevor er sich mit LC-MS-Methodenentwicklung und -übertragung sowie schließlich mit Fallstricken beschäftigt. Das Autorenteam um Thorsten Teutenberg macht in Kap. 3 (Anforderungen an LC-Hardware bei der Kopplung mit unterschiedlichen Massenspektrometern ) eine Reihe von Vorschlägen, um eine LC-MS-Kopplung möglichst optimal umzusetzen. Komplexe Proben und Miniaturisierung spielen dabei u. a. eine wichtige Rolle.
Teil II
Friedrich Mandel hat im Kap. 4 eine Reihe von LC-MS-Tipps zu unterschiedlichen Themen zusammengestellt.
Teil III
Alban Muller und Andreas Hofmann zeigen im Kap. 5 als etwas ungewohnte Anwendung der LC-MS-Kopplung ein praktisches Beispiel aus der Ionenchromatografie. Im Kap. 6 zeigt Edmond Fleischer anhand von vier Beispielen aus dem (Problemlösungen mittels HPLC-MS aus der Praxis für die Praxis). Oliver Müller (LC-MS aus Sicht eines Wartungsingenieurs ) unternimmt mit den Augen eines Technikers im Kap. 7 einen virtuellen Gang durch einen MS-Detektor und gibt zum Schluss Tipps, wie mit Verschmutzungen umzugehen ist.
Teil IV
In Kap. 8–10 schließlich (Gerätehersteller berichten) stellen die Firmen Agilent, SCIEX und ThermoScientific ihre neuesten Produkte kurz vor und tun ihre Einschätzung zur Zukunft der LC-MS-Kopplung kund.
Das Buch muss nicht linear gelesen werden. Die einzelnen Kapitel wurden so verfasst, dass sie abgeschlossene Module darstellen – ein „Springen“ ist jederzeit möglich. Damit haben wir versucht, dem Charakter des Buches als Nachschlagewerk für LC-MS-Anwender gerecht zu werden. Wir hoffen, die Leser profitieren davon.
Dr. Claudia vom Eyser
Dr. EdmondFleischer
Terence Hetzel
Dr.AndreasHofmann
Dr.FriedrichMandel
Dr.Markus M.Martin
Oliver Müller
AlbanMuller
Dr. Christoph Portner
Dr. Detlev Schleuder
Prof. Dr. Oliver J. Schmitz
Dr.TerrySheehan
Dr.ThorstenTeutenberg
Dr.Jochen Türk
Dr.Steffen Wiese
Teil I Überblick, Fallstricke, Hardwareanforderungen
