Spectrométrie de Masse

Principe

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Ionisation-Séparation-Détection

Analyse d’un échantillon pur : chromatographie préalable puis :

Vide

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Repères historiques1910 : J.J. THOMSON mesure des abondances isotopiques du néon 20 et 22 (gaz). (Prix Nobel en 1906)1938 : Premier spectre de masse d'une molécule organique : le benzène.1959 : GOLKE réalise le premier couplage de la chromatographie en phase gazeuse avec la spectrométrie de masse CG-SM.1966 : BECKER : ionisation chimique.1975 : première CPG-SM sur colonne capillaire1981 : BARBER : source à bombardement d'atomes rapides FAB. Possibilité d'analyse de molécules d'intérêt biologique.1985 : HILLENKAMP : MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization). Application au séquençage de peptides.1988 : FENN : Electrospray (ESI) : permet les mesures de hautes masses moléculaires (peptides). Prix Nobel de Chimie 2002

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Ex. de spectres

de masse

Les techniques

d’ionisation

- impact électronique- ionisation chimique- électrospray- phase solide

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Ionisation par impact

électronique (IE-EI)

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Impact électronique

(IE-EI)

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Types d’ionisations

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Ex. de l’acide benzoïque

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Les différents massifs

Massifs de fragmentationMassifs isotopiques

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Table

d’isotopes

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Massifs

isotopiques

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Cas des macromolécules

(molécules biologiques)

Les analyseurs

Quadripôles, trappes ioniques, temps de vol et les autres

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Analyseurs à secteur(s)

magnétique(s)

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Analyseurs à secteur(s)

magnétique(s)

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Les quadripôles

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Description

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Lignes de champ dans un

quadripôle

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Parcours autorisé dans

un quadripôle

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Bilan du « Quad »

Gamme de masse : entre 10 et 4000 m/z.

Précision : 0,1-1 m/zVitesse de balayage : 5000 m/z /s.

Le temps de vie d’un ion de sa formation à sa détection est de 40 à 100 µs.

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Détection des ions

Ionisation Chimique

(IC-CI)

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Ionisation Chimique

La pression du gaz réactant (méthane,butane,NH3) dans la source d'ions est suffisante pour entraîner des réactions de transferts de charges. Ionisation plus douce qu’en IEIons pseudo-moléculaires ([M+H]+ en mode positif ou [M-H]-) en mode négatif et fragments.

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Ionisation Chimique

IE en phase gaz, et la

phase liquide ? :

l’Electrospray

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Electrospray

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Massifs multiprotonés

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Estimation de la masse

molaire

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Analyseur :

trappe ionique

Analyseur :

trappe ionique

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Trappe ionique

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Trappe ionique

Analyseur : FTICR

Résonance CyclotroniqueIonique à Transformée de

Fourier

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FTICR-FTMS

www.chm.bris.ac.uk/ms/theory/fticr-massspec.html.

Ionisation par

désorption

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MALDI : MALDI : MALDI : MALDI : MatrixMatrixMatrixMatrix AAAAssisted

Laser Desorption

Ionization

Solide dispersé dans une matrice, irradié par un laser dont la longueur d'onde est située dans la bande d'absorption de la matrice. Désorption de molécules ionisées intactes. On peut observer l'ion :� M+, (M+H)+, (M+Na) +, � (M-H)-, � des ions multichargés (M+2H)2+, (M+3H)3+,� (M-3H)3-, etc. � mais peu d'ions fragments.

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Désorption laser

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Analyseur à temps de

vol

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Temps de vol

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Station TOF

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Bruker DaltonicsAutoflex MALDI-TOF

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Reflecteur

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Mode linéaire / réflecteur

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Bilan

Résolution

Sensibilité

Domaine de masse

Analyseur

***************

***************

100 000illimité< 5000100 000

FTICRTOFQuadripôleSecteur magnétique

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Tandem

CID : Collision Induced Dissociation

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LC-MS-MS

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Influence de l’énergie de

collision

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MALDI TOF-TOF

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Ultraflex

Brucker

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MALDI-PSD

Post Source Decay

Applications de la SM au

séquençage peptidique

Nécessité d’un fragmentation

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Acides aminés

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Fragmentations peptidiques

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Etude de peptides

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Analyses de résidus

trypsiques par SM

Figures extraites de « NOUVELLES APPROCHES DE LA SPE CTROMETRIE DE MASSE EN TANDEM POUR LA CARACTERISATI ON DE BIOMOLECULES. APPLICATIONS A LA PROTEOMIQUE » par Elsa WAGNER, thèse de doctorat de l’UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG, 2004.

Exemple

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Bibliographie

Spectrométrie de masse - René BOTTER, Guy BOUCHOUX - Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation -PE 2 615.

Couplages chromatographiques avec la spectrométrie de masse - Frédéric de MAACK, Michel SABLIER - Techniques de l’Ingénieur, traité Analyse et Caractérisation -PE 2 614.

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E. de HOFFMANN. J. CHARETTE. V. STROOBANT.Spectrométrie de Masse : cours et exercices corrigés. Dunod. 2ème édition, 1999. E. CONSTANTIN. P. TRALDI. D. FAVRETTO. A. SCHNELL. Spectrométrie de Masse : Principes et Applications. Technique et Documentation Lavoisier. 2ème édition, 1996. R. B. COLE. Electrospray ionization mass spectrometry : fundamentals, instrumentation and applications. John Wiley and Sons. 1997. Alex. G. HARRISON. Chemical Ionization - Mass Spectrometry. 2ème édition, 1992. F.W. McLAFFERTY. Frantisek TURECEK . Interpretation of Mass Spectra. University Science Books. 1993, 4ème édition.

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R. M. Silverstein , SpectrometricIdentification of Organic Compounds, 7th Edition, Wiley, 2005, 512 p.R. M. Silverstein , Identification spectrométrique de composés organiques, De Boeck, 1998, 432 p.

Sur le Net : � http://www.ms-textbook.com/� http://www.chem.arizona.edu/massspec/example

_html/examples.html� http://www.chez.com/dalmeyda/cours/spectrode

masse/interpretation-ms.pdf