19.11 Sistemas associados

A maior parte das bibliotecas armazenam espectros EI. Muito poucas

incluem espectros produzidos através de outras técnicas de ionização. A

fragmentação de um composto depende, em parte, da temperatura e da

pressão da fonte de íons e, eventualmente, da geometria do espectrômetro

de massas. Assim, a identidade perfeita entre um espectro da biblioteca e o

da amostra raramente é possível, mesmo se o espectro da amostra não

estiver contaminado por picos de impurezas e de substâncias da linha de

base.

Os dados destas bibliotecas são armazenados em um formato

comprimido e não incluem os valores de m/z e da intensidade de cada pico

do espectro. Um método muito usado é o dos oito picos que, como o nome

sugere, é um espectro que contém dados de intensidade para os oito picos

mais intensos de uma faixa espectral determinada (de 50 até o íon

molecular, por exemplo). Em uma busca de rotina, a resposta normal, neste

caso, é uma lista de três a dez compostos prováveis, às vezes com um fator

de probabilidade associado a cada estrutura. Como, entretanto, este tipo de

procura é uma simples comparação matemática, embora envolvendo um

número grande de espectros, algumas das substâncias dadas como

prováveis podem ser descartadas facilmente se o analista tiver o

conhecimento químico das substâncias envolvidas no experimento. O

processo de comparação de espectros pode ser feito sem a ajuda de um

computador. O índice de oito picos da Wiley pode ser obtido na forma de

um livro em que estão tabelados os íons segundo a massa molecular

crescente ou segundo a massa crescente do íon base. A busca nestas tabelas

pode ser quase tão rápida quanto a procura por computador.

 

19.11 Sistemas associados

 

Embora seja uma técnica excelente para a identificação de substâncias

desconhecidas, a espectrometria de massas exige o uso de substâncias

puras. Até mesmo misturas simples tendem a produzir espectros

complicados que são, às vezes, de interpretação difícil ou impossível. Por

outro lado, a quantificação de amostras introduzidas diretamente no

espectrômetro é, com freqüência, difícil porque pode ser complicado introduzir quantidades conhecidas da substância na fonte de íons e porque

podem ocorrer variações na abundância dos íons produzidos por algumas

fontes. Estas dificuldades facilitaram o desenvolvimento de técnicas

associadas, capazes de combinar a capacidade de separação de outras

técnicas com o espectrômetro de massas e permitindo a introdução no

espectrômetro de pequenas quantidades de amostras puras de forma

controlada. Os candidatos mais óbvios são os métodos cromatográficos,

para os quais se dispõe de interfaces para CG-MS, HPLCMS e SFC-MS.

Além destas técnicas de separação, outros métodos podem ser usados e a

eletroforese capilar–espectrometria de massas (CE-MS) é muito

promissora. As técnicas de MS-MS, ou espectrometria de massas em

seqüência, também foram incluídas nesta seção porque em muitos aspectos

elas são melhores do que a cromatografia convencional para a análise de

misturas. O uso de espectrômetros de massas como detectores em métodos

cromatográficos não somente permite a identificação dos compostos

quando eles eluem da coluna, uma enorme vantagem, mas também, o uso

de técnicas específicas da MS, como o monitoramento de um único íon

(SIM), por exemplo, permite o aumento da sensibilidade dos detectores

convencionais.

 

Tabela 19.6 Perdas comuns do íon molecular

 

Espécies

comumente

associadas com a

Íons massa perdida Inferências possíveis

 

M-1 · H Aldeídos, acetais, alquinos

 

M-15 Acetais, derivados de metila

 

M-16 · O Compostos nitro-aromáticos, N-óxidos,

sulfóxidos

 

Amidas aromáticas

 

M-17 · OH Ácidos carboxílicos

 

NH Aminas (raro) 3

 

M-18 HM 0 Álcoois, ácidos, aldeídos alifáticos, álcoois e 2

cetonas de esteróides

 

M-19 · F Compostos de flúor

 

M-20 HF Compostos de flúor

 

M-26 C H Compostos aromáticos 2 2

 

M-27 HCN Aitrilas aromáticas, heterociclos com

nitrogênio

 

M-28 C H Ésteres ou éteres etílicos, n-propilcetonas 2 4

 

CO Quinonas, fenóis, heterociclos com oxigênio

 

M-29 Grupo etila

 

CHO· Aldeídos aromáticos, fenóis

M-30 CH 0 Ésteres metílicos aromáticos 2

 

NO Compostos nitro-aromáticos

 

M-31 · CH 0 Ésteres metílicos, cetais ou acetais de

3

dimetila

 

M-32 CH OH Ésteres metílicos 3

 

M-33 H20 + CH3 Álcoois primários não-ramificados de

cadeia curta, álcoois de esteróides

 

HS · Tióis

 

M-34 H S Tióis 2

 

M-35/37 · Cl Compostos de cloro

 

M-36/38 HCI Compostos de cloro

 

M-40 ·CH2CN Aitrilas e dinitrilas alifáticas

 

M-41 Ésteres de propila

 

M-42 C H Butilcetonas, éteres de propila 3 6

 

CH CO Metilcetonas, acetatos, compostos de N- 2

acetila

M-43 Propilcetonas

 

CH · CO Metilcetonas

3

 

HNCO Purinas, dioxo-piperazinas

 

M-44 CO Anidridos, imidas cíclicas ésteres não-2

saturados, carbonatos

 

M-45 ·COOH Ácidos carboxílicos

 

C · H 0 Ésteres etílicos, acetais ou cetais

2 5

 

M-46 C2H5OH Ésteres etílicos

 

N0 Compostos nitro-aromáticos 2

 

CO + H20 Ácidos carboxílicos

 

M-47 CH SH, CH S Tióis alifáticos 2 3

 

M-48 CH3SH Tioésteres de metila

 

SO Sulfóxidos aromáticos

 

M-55 Ésteres de butila

 

M-56 C H Compostos de butila, pentilcetonas 4 8

CO + CO Quinona

 

19.11.1 Cromatografia a gás–espectrometria de massas (CG-MS)

 

A cromatografia a gás–espectrometria de massas (CG-MS) foi uma das

primeiras técnicas associadas e é, até hoje, uma das técnicas de

espectrometria de massas mais usadas e mais úteis. Os primeiros aparelhos

enfrentaram as dificuldades de conciliar as exigências diferentes das duas

técnicas. A espectrometria de massas conjuga alto vácuo e altas voltagens

com a manipulação de uma quantidade pequena de amostra de uma só vez,

enquanto a cromatografia a gás opera na pressão atmosférica em modo

contínuo. Interfaces complexas entre as duas partes da aparelhagem tiveram

de ser desenvolvidas. Nos sistemas modernos estes problemas foram

praticamente resolvidos e sistemas associados muito eficientes podem ser

encontrados na rotina do laboratório.

O primeiro ponto importante desta evolução ocorreu quando as colunas

capilares de cromatografia a gás entraram em uso generalizado. Estas

colunas operam em vazões da ordem de 1 ml · min −1, em contraste com as

vazões de 30 a 80 ml · min−1típicas das colunas tradicionais. Em

conseqüência, não era mais necessário usar um separador entre o

cromatógrafo e o espectrômetro de massas para remover o gás de arrasto, e

todo o eluente da coluna podia ser introduzido diretamente na fonte de íons,

permitindo o acoplamento direto entre os dois sistemas. Hoje, esta técnica é

usada por todos os sistemas CG-MS e o acoplamento direto será a única

interface descrita neste texto. Se necessário, informações sobre os antigos

separadores de Rhyage (jato) ou Watson–Biemann (efusão) podem ser

obtidas nas referências gerais listadas no fim do capítulo. Hoje em dia, uma

grande parte de toda a cromatografia com fase gasosa é feita em colunas

capilares, predominantemente de quartzo, com a fase estacionária ligada

quimicamente às paredes da coluna para evitar perdas. Estas colunas podem

ser diretamente ligadas à maior parte das fontes de íons através de um anel

de compressão.

A coluna passa, normalmente por um tubo de aço inoxidável, que a

mantém na posição correta. O tubo é aquecido para evitar condensação na

linha de transferência. Quando a coluna está em posição, as bombas do

espectrômetro suportam vazões de até 1 ml · min −1 na coluna, mantendo

ainda o vácuo adequado na fonte de íons. Muitos sistemas de CG-MS

dedicados suportam as vazões da ordem de 3 a 10 ml · min −1 usadas em

capilares de grande diâmetro (wide-bore). Assim, a interface física entre o

cromatógrafo e o espectrômetro não é, em geral, um problema e pode-se

escolher dentre diversos tipos de espectrômetros de massas.

A dificuldade principal é decidir a combinação mais apropriada para o

trabalho de um determinado laboratório. Como a cromatografia com fase

gasosa só separa moléculas voláteis (predominantemente orgânicas), para

resolver a maior parte dos problemas analíticos, o espectrômetro de massas

só precisa cobrir uma faixa modesta de massas, digamos 750 unidades, com

resolução inferior a 1000. Ele deve, entretanto, ter resposta rápida e deve

ser sensível, para detectar os picos menos intensos do cromatograma e

permitir a obtenção de seus espectros de massas. Dentre os espectrômetros

de massas descritos anteriormente, os espectrômetros de massas com filtro

de massas de quadrupolo (Q) e de captura de íons (IT) são ideais e existem

muitos instrumentos comerciais de CG-Q e CG-IT para a escolha. Observe,

todavia, que praticamente qualquer espectrômetro de massas pode ser

acoplado a um cromatógrafo a gás.

Os sistemas são tão bem ajustados que se pode descrevêlos melhor como

detectores seletivos de massas de cromatógrafos a gás e não como sistemas

associados. Não se trata de uma crítica a estes instrumentos, que têm

excelente desempenho e chegam a custar menos da quarta parte do preço de

um espectrômetro de massas padrão (que também pode ter um sistema CG

acoplado). Lembre-se, entretanto, de que eles são feitos com objetivos

limitados e não espere deles a flexibilidade de operação dos espectrômetros

de massas convencionais. Um CG-Q ou um CGIT podem ser facilmente

operados no modo EI ou CI (íons positivos e negativos), mas outras fontes

de ionização externas, incluindo API, podem também ser usadas, se

desejado.

Todos os detectores seletivos de massas têm a aquisição de dados e o

controle computadorizados porque o volume das informações geradas em

um único experimento de CG-MS seria intratável de outra forma e é nesta

parte do sistema que ocorrem as maiores diferenças entre os diversos

instrumentos comerciais. Os interessados em adquirir sistemas CG-MS têm

muitas opções e a escolha final do instrumento depende essencialmente do

desempenho esperado e do orçamento disponível. Os instrumentos de setor

magnético com dupla focalização, maiores e mais caros, também permitem

a ligação de um cromatógrafo a gás e têm sobre os CG-Q e CG-IT a

vantagem da resolução muito mais alta e a medida mais acurada das massas

de cada componente que elui pela coluna. Sua limitação de velocidade de

mais ou menos uma varredura completa por segundo, entretanto, é uma

limitação importante para as colunas cromatográficas ultra-rápidas

modernas. Isto faz com que o quadrupolo, que pode fazer até 8 varreduras

completas por segundo, seja, quase sempre, a melhor escolha para um CG-

MS.

 

19.11.2 Cromatografia líquida de alto desempenho–espectrometria de massas (HPLC-MS)

 

Em contraste com CG-MS, a interface entre HPLC e MS foi até

recentemente um problema. As grandes quantidades de eluente líquido,

contendo freqüentemente componentes não-voláteis, têm de ser separadas

da amostra para que o espectro de massas seja satisfatório. As primeiras

tentativas de resolver este problema empregavam fitas ou fios móveis

banhados continuamente pelo eluente. O solvente era removido por

aquecimento da fita ou fio em uma estufa e a amostra era transferida para o

espectrômetro de massas, através de um selo de vácuo [16].

Estes aparatos não eram muito satisfatórios e outras técnicas estão sendo

hoje usadas. O mais simples é usar um dispositivo de entrada direta,

semelhante ao do CG-MS, em que colunas de microdiâmetro de HPLC com

vazões relativamente baixas levam a amostra diretamente à fonte de íons.

Uma porção do fluxo de solvente pode sofrer um desvio e entrar na fonte onde o solvente passa a agir como um reagente CI. No caso de algumas

amostras e aplicações este arranjo é aceitável, mas problemas de

contaminação e acúmulo de substâncias não-voláteis são mais sérios do que

em CG-MS, em que o material que é admitido na fonte de íons já passou

pela coluna como vapor. Outra técnica geral, muito em voga atualmente, é

usar um procedimento muito usado em espectroscopia atômica, isto é,

nebulizar o eluente líquido. Um certo número de interfaces que usam este

processo podem ser obtidas comercialmente e várias delas têm potencial

considerável, especialmente para o estudo de moléculas biológicas que são

em geral cromatografadas em fases líquidas tamponadas. Estas interfaces

derivam-se das antigas fontes de ionização na pressão atmosférica (API).

 

Interfaces de nebulização térmica

 

A mais antiga interface de nebulização utilizada em HPLC é a interface

térmica (TS), na qual o eluente da coluna (até 2 ml · min−1), contendo um

eletrólito volátil como o acetato de amônio, é nebulizado com o auxílio de

um vaporizador de diâmetro muito estreito, com uma ponta de rubi

aquecida, para dentro de uma câmara aquecida mantida sob vácuo por uma

bomba auxiliar. O solvente forma um jato supersônico de pequenas gotas e

evapora-se rapidamente, deixando a amostra como uma camada de sólido

contendo os íons do eletrólito. Como as partículas são muito pequenas, o

campo eletrostático induzido pelo eletrólito ioniza ligeiramente a amostra e

os íons formados podem ser dirigidos, com o auxílio de uma placa

repelidora para o analisador. Este dispositivo funciona como interface e

como fonte de íons e tem sido usado para amostras polares e iônicas em

solventes iônicos. O espectro de massas obtido desta forma é muito simples

e mostra, freqüentemente, o íon molecular ou o íon pseudomolecular. A

simplicidade do espectro é, de certo modo, uma fraqueza do método porque

a falta dos picos de fragmentação limita a interpretação do espectro e a

procura em bibliotecas. O maior problema, entretanto, é que ele só funciona

para moléculas polares em solventes polares (essencialmente soluções em

água).

Ionização por nebulização elétrica

 

Em uma fonte de ionização por nebulização elétrica (ESI),

o eluente de um HPLC passa por uma agulha capilar metálica e entra, sob

pressão atmosférica, em uma zona aquecida. Um potencial elevado (até 8

kV) em relação a um contra-eletrodo próximo do capilar produz um campo

elétrico intenso que induz cargas nas pequenas gotas que saem do capilar.

Estas gotas carregadas evaporam-se em um fluxo de gás nitrogênio

aquecido (80–150°C) e seu volume diminui até que a carga superficial das

gotas é suficiente para contrabalançar as forças de coesão entre as

moléculas e ocorre ionização (ainda sob pressão atmosférica). Os íons

passam, então, por um pequeno orifício e atingem o espectrômetro de

massas sob alto vácuo. Esta interface funciona melhor com moléculas

polares embora espécies com sítios não-ionizáveis possam ser ionizadas via

formação de adutos. A eficiência do processo é maior quando a vazão é

relativamente baixa (alguns poucos μl · min −1), o que pode causar

problemas de interfaceamento com um sistema padrão de HPLC, porém a

nebulização assistida por um fluxo elevado de nitrogênio permite o

aumento da vazão até 1 ml · min−1. A alta eficiência de ionização do

processo permite atingir, em certos casos, limites de detecção muito baixos.

Com vazões da ordem de alguns nl · min −1, a μESI é capaz da sensibilidade

mais alta que pode ser atualmente obtida em HPLC-MS, com limites de

detecção de pg μl–1.

Devido à natureza dos processos que ocorrem durante a ionização em

pressão atmosférica, a técnica leva a rendimentos elevados de íons com

carga múltipla, com até 100 cargas por íon. Como a espectrometria de

massas mede m/z, isto significa que uma partícula de 25 000 unidades com

50 cargas é observada na mesma posição de uma partícula de massa de 500

unidades e carga unitária. Assim, é possível medir indiretamente moléculas

de massa elevada usando uma fonte de nebulização elétrica acoplada a um

espectrômetro de massas convencional. A técnica tem sido muito usada

para a determinação de biopolímeros de massa elevada, como proteínas e seus metabólitos e produtos de decomposição. O sítio da rede dado na

Seção 19.14 mostra como calcular as massas moleculares destas moléculas.

Ainda que não tenha os recursos do MALDI-TOF, a técnica ESI permite

a medida de massas elevadas em laboratórios que só dispõem de

analisadores de massas pequenas. Cada sistema tem vantagens e

desvantagens. É a natureza da determinação desejada que decide qual é o

mais adequado.

 

Ionização química sob pressão atmosférica

 

A ionização química sob pressão atmosférica (APCI) usa uma descarga em

corona em um eletrodo colocado na zona aquecida, depois da saída do

capilar (Fig. 19.11a). O eluente do HPLC (até 2 ml · min −1) passa por um

capilar aquecido, ocorre nebulização pneumática provocada por um fluxo

de gás aquecido (normalmente nitrogênio) com formação de uma névoa de

pequenas gotas. As gotas passam por uma zona aquecida até 450°C, para

dessolvatação e vaporização, onde ocorre a ionização primária das

moléculas da fase móvel, induzida por um eletrodo sob potencial dc

elevado que produz a descarga em corona. Como estes íons permanecem na

zona de dessolvatação por vários segundos, eles interagem com as

moléculas da amostra e provocam a ionização secundária, de modo análogo

ao da fonte CI de baixa pressão descrita na Seção 19.4.2. A fonte pode ser

operada no modo CI positivo ou no modo CI negativo e tende a dar íons

pseudomoleculares: (M + H)+ – , no modo positivo, e (M – H), no modo

negativo. Todos estes processos ocorrem na pressão atmosférica e a fonte se

comunica com o analisador do espectrômetro de massas que está em alto

vácuo, como em ESI, via um pequeno orifício.

Fig. 19.11 Interfaces LC-MS: (a) APCI, (b) feixe de partículas

 

Ao contrário de ESI, APCI não se presta para a análise de compostos

polares nem dá íons de carga múltipla e não pode ser usado para substâncias

de alto peso molecular. A técnica permite, entretanto, a ionização de

compostos nãopolares muito mais efetivamente do que ESI e pode ser usada

com sistemas HPLC em fase normal e em fase reversa (base em água). O

equipamento é extremamente tolerante para com soluções “sujas” e esta

propriedade, juntamente com a possibilidade do uso de vazões elevadas, faz

com que APCI esteja se tornando uma fonte padrão para HPLC-MS,

especialmente no acompanhamento de substâncias não-polares em

concentrações baixas no ambiente.

 

Interface de feixes de partículas Outra interface de nebulização que pode ser usada para ligar HPLC e MS é

a interface de feixes de partículas (PBI). O eluente é misturado com hélio e

passa pelo nebulizador para atingir uma câmara aquecida, onde o solvente

se evapora rapidamente e é eliminado por bombeamento. As partículas

dessolvatadas passam por um orifício e penetram na câmara de uma fonte

EI ou CI convencional (Fig. 19.11b). Como este processo não é APCI, a

interface tem de ser ligada a uma fonte de ionização convencional. Em

comparação com outros sistemas, PBI tem maior tolerância a mudanças de

viscosidade ou tensão superficial nos eluentes, permitindo a utilização de

todos os tipos de solventes de HPLC, ainda que o desempenho varie muito

com a natureza do solvente. Outra vantagem é que se obtêm espectros

convencionais que podem ser comparados com as bibliotecas

computadorizadas comuns.

Um número muito maior de tipos de amostras pode ser separada por

HPLC do que com CG, especialmente nas importantes pesquisas em

compostos de interesse farmacêutico e nas ciências biológicas. Por isso, os

fabricantes de instrumentos se empenharam, e continuarão a fazê-lo, no

desenvolvimento das características, aplicações e uso fácil de interfaces e

fontes. Muito provavelmente, as interfaces que nos parecem hoje ideais em

termos de sensibilidade, confiabilidade e facilidade de quantificação serão

muito rapidamente substituídas por outras, mais versáteis, sensíveis e

estáveis.

 

19.11.3 Cromatografia com fluido supercrítico–espectrometria de massas (SFC-MS)

 

A cromatografia com fluido supercrítico tem as vantagens da cromatografia

a gás e da cromatografia líquida com alta pressão com poucas de suas

desvantagens. Isto é particularmente verdadeiro quando ela é acoplada à

espectrometria de massas, porque as colunas podem ser acopladas

diretamente à fonte de íons sem necessidade de interfaces complicadas

como as descritas para HPLC. O fluido de cromatografia mais comum é o

dióxido de carbono que não causa problemas no espectrômetro de massas ou em seu sistema de bombeamento. Os espectros obtidos são

freqüentemente um tipo de CI em que o grande excesso de CO 2 funciona como reagente. Embora a técnica SFC-MS tenha provocado muito interesse

e algumas aplicações tenham sido publicadas [17], seu desenvolvimento

comercial tem sido lento e ela ainda precisa justificar seu potencial.

 

19.11.4 Espectrometria de massas em seqüência (MS-MS)

 

Antes de discutir esta técnica, é necessário considerar a produção de íons

em um espectrômetro de massas e a velocidade de sua produção. Até agora,

consideramos que na fonte de íons as moléculas se convertem em íons

moleculares e que alguns íons têm energia suficiente para quebrarse em

fragmentos iônicos que são separados no analisador e detectados como um

espectro de massas. A escala de tempo deste processo em um espectrômetro

típico de focalização dupla é de 5 a 30 μs. Se, porém, os íons forem

produzidos lentamente (velocidades de decomposição entre 10 4 6 –1 e 10 s),

alguns destes íons secundários serão produzidos após saírem da fonte de

íons, antes do detector. Estes íons são conhecidos como íons metaestáveis e

têm sido observados em espectros de massas convencionais há muito

tempo, usualmente como picos largos de massas fracionárias. (Os sistemas

computadorizados não mostram, em geral, os picos metaestáveis no modo

normal de operação.)

A forma exata e a intensidade destes picos metaestáveis dependem de

certas características instrumentais como a temperatura e a pressão em

vários pontos do sistema. Sua observação depende também do tipo de

analisador utilizado. Assim, por exemplo, eles não são distinguidos dos íons

normais em um filtro de quadrupolo e nos espectrômetros convencionais de

focalização dupla somente os íons formados depois do setor elétrico

chegam ao detector. Os que se formam antes não passam pelo campo

elétrico. Aparentemente, os íons metaestáveis só se formam em condições

bem-definidas, com freqüência não passam pelo sistema e, se passam, nem

sempre são detectados! Eles são, entretanto, a base de uma das técnicas

mais interessantes e importantes, não somente em espectrometria de massas, mas na análise em geral, a espectrometria de massas em seqüência

(MS-MS), isto é, a separação e identificação de amostras em uma mistura

por espectrometria de massas [18].

A introdução mais simples a esta técnica é analisar o experimento

conhecido como MIKES ou espectroscopia de energia cinética de íon com

massa analisada, que pode ser executada em um instrumento de focalização

dupla com geometria invertida (B-E). O campo do eletromagneto é fixado

de tal maneira que somente íons M de massa m saem da fonte para a região

compreendida entre o magneto e o setor elétrico. Esta região é conhecida

como a segunda região livre de campo, a primeira sendo a fonte. Alguns

destes íons se decompõem e dão íons secundários de massas m 1, m2, m3 etc., que têm a mesma velocidade do íon original, mas têm energias cinéticas

diferentes. Estes íons podem ser focalizados sucessivamente no detector por

uma varredura de voltagem do setor. Em outras palavras, o setor

eletrostático age como um filtro de massas e não somente como um filtro de

energia. Este procedimento permite a determinação de todos os íons

secundários. Alterando de modo apropriado dos campos magnético e

eletrostático, uma série de espectros de massas pode ser obtida, um para

cada íon primário.

Isto é equivalente analiticamente a um cromatógrafo e um espectrômetro

de massas, isto é, separação e análise. O processo é muito mais rápido do

que as técnicas cromatográficas convencionais que exigem a separação

física. O processo todo leva frações de segundo no lugar de minutos ou

horas. Freqüentemente, coloca-se uma câmara de colisão contendo um gás

inerte como hélio ou argônio, por exemplo, na segunda região livre de

campo para aumentar a eficiência da produção de íons secundários por

colisão. A técnica é conhecida como dissociação induzida por colisão (CID)

e, neste caso, a sensibilidade é superior à da CG-MS convencional. O

experimento pode ser executado mesmo em instrumentos com geometria

EB convencional ligando-se as operações de cada setor de um modo

predeterminado. O método mais comum é o B/E ligado. O campo

magnético, B, e o campo elétrico, E, são ajustados para deixar passar o íon

M e, então, ambos são varridos simultaneamente mantendo constante a razão B/E. O processo tem como resultado a detecção de todos os íons

secundários do íon M. Um experimento complementar, 2 B/E ligado, permite

a análise de todos os íons primários que deram origem a um determinado

íon secundário.

Embora seja uma técnica poderosa, ela tem certas limitações. A

composição dos íons produzidos na fonte de íons pode não representar

acuradamente a composição da mistura original devido à supressão de íons

de um componente pelos íons de outro. Mesmo com fontes de íons

convencionais, misturas simples dão origem a um número muito grande de

íons principais e, portanto, a um conjunto complexo de dados (cada íon

principal M dando origem a um certo número de íons secundários, alguns

também produzidos por íons principais de outros componentes). Uma

solução é usar maior capacidade computacional para tratar e simplificar os

resultados, mas uma solução melhor é usar uma fonte de ionização menos

agressiva, como CI, por exemplo, que dá um conjunto menor de íons

principais, acoplada a dois ou mais espectrômetros de massas em série com

uma célula de colisão, ou mais de uma, entre cada componente.

Algumas combinações múltiplas podem ser usadas em experimentos MS-

MS, inclusive BEEB, BEQQ, QQQ e QQTOF, em que B, E e Q se referem

ao tipo de analisador. Embora um único filtro de quadrupolo não possa

detectar íons metaestáveis, a combinação QQQ tem sido usada nestes

sistemas em série porque o primeiro Q pode funcionar como separador dos

íons principais, o segundo Q, com voltagem rf, e não dc, aplicada aos pólos,

como célula de colisão e o terceiro Q como filtro dos íons secundários (Fig.

19.12). Além das vantagens de usar o setor Q, simples, pequeno e fácil de

controlar, em lugar de E ou B, este arranjo permite a passagem de íons de

baixa energia (baixas voltagens de aceleração) pelo sistema e estes íons são

mais facilmente ativados por colisão, o que dá grande sensibilidade ao

método.

A sensibilidade e a seletividade podem ser aumentadas com o uso do

acompanhamento de reações selecionadas (SRM). Neste procedimento, o

sistema é calibrado para determinar um íon pré-selecionado produzido na

região de reação. Este íon é o resultado da decomposição de um íon primário derivado do composto a ser determinado. Como somente dois íons

são monitorados, o fragmento original e o íon que é produzido por

decomposição do fragmento na região de reação, pode-se conseguir alta

sensibilidade pelas mesmas razões invocadas no acompanhamento de um

único íon (Seção 19.7), isto é, o espectrômetro usa melhor o tempo,

observando os íons de interesse em vez de varrer uma série de massas. O

procedimento leva também a uma seletividade alta porque duas

características diferentes do composto têm de ser satisfeitas: ele deve se

fragmentar para dar um íon específico e este íon deve se decompor para dar

um segundo íon de massa definida.

Para executar este tipo de experimento, as condições de operação do

sistema em seqüência devem ser ajustadas para um determinado composto

com base em suas características de fragmentação e decomposição e os íons

primário e secundário devem ser escolhidos com cuidado. Para

determinados sistemas, este processo permite a confirmação e a

quantificação, com alta sensibilidade, de um composto em uma matriz

complexa sem necessidade de separação prévia por cromatografia. Admite-

se que a sensibilidade destes sistemas QQQ seja da ordem de 100 fg, muito

mais baixa do que o que é possível obter com a cromatografia

convencional. Os problemas da geração de grandes quantidades de dados e

do registro não padronizado dos componentes da mistura ainda

permanecem mas muitos analistas acreditam que MS-MS pode superar as

técnicas tradicionais, CG-MS, HPLC-MS e SFC-MS, em muitas aplicações.

Fig. 19.12 MS-MS em QQQ

 

19.11.5 Plasma acoplado indutivamente–espectrometria de massas

 

Uma combinação estranha à primeira vista, a técnica do plasma acoplado

indutivamente–espectrometria de massas mostrou ser tão poderosa que

muitos laboratórios a usam como método padrão para a análise elementar e

as vendas de instrumentos comerciais estão aumentando, apesar do alto

custo. As exigências normais da espectrometria de massas, isto é, uma

única substância em pequenas quantidades na zona de alto vácuo, são muito

diferentes das do ICP, introdução contínua de amostra (geralmente em água)

em um fluxo de gás argônio em pressões ligeiramente superiores à

atmosférica com aquecimento subseqüente até 8000°C (Cap. 16). O plasma

produzido, entretanto, satisfaz a exigência básica da espectrometria de

massas, isto é, ele contém alta concentração de íons na fase gás. Muita

pesquisa foi feita no desenho de interfaces apropriadas para estas duas

técnicas e embora longe da perfeição os instrumentos comerciais são

eficientes na transferência de íons do plasma para o analisador do

espectrômetro (Fig. 19.10).

A chama convencional de ICP muda de posição e dirige-se para um cone

de amostragem de liga de níquel, resfriado com água, com um pequeno

orifício no vértice. Os íons passam por este orifício e entram em uma câmara na qual a pressão se reduz até cerca de 1 torr (100 Pa) e passam por