Acquisition

É comum em espectrometria de massas o uso de espectrômetros híbridos, compostos geralmente por dois analisadores de massas dispostos em série, sejam eles de mesmo princípio de funcionamento ou não. A esses instrumentos diz-se que realizam uma espectrometria de massas sequencial no espaço, de forma que os íons analisados pelo primeiro analisador são encaminhados para um segundo analisador, geralmente após uma etapa de fragmentação forçada entre esses analisadores. Tal modo de operação, chamado de MS/MS (quando dois analisadores são utilizados), aumenta a seletividade.

Dentre as várias combinações de analisadores de massa disponíveis comercialmente, os espectrômetros do tipo triplo quadrupolo (dois analisadores quadrupolares em série) estão entre os mais difundidos. Embora tais instrumentos sejam compostos por dois quadrupolos em série, recebem o nome de triplo quadrupolo pois possuem, entre os dois analisadores de massa, um hexapolo que constitui uma célula de colisão.

O princípio de funcionamento de um hexapolo é muito semelhante ao de um quadrupolo. Entretanto, esse apresenta um maior intervalo útil de massas para transmissão simultânea dos íons (HOFFMANN e STROOBANT, 2007). Nos espectrômetros do tipo QqQ, como são chamados, um gás inerte de alta pureza (nitrogênio ou argônio) é injetado no interior do hexapolo que constitui a célula de colisão (q2) a uma pressão que varia de 0,1 a 0,3 Pa (Figura

13). Dessa forma, a energia interna das moléculas do gás inerte é transferida aos íons, que viajam através do q2, por meio de colisões mecânicas, convertendo uma fração de suas energias

cinéticas em energia interna. Como consequência, os íons que sofreram colisões acabam por se fragmentar, gerando íons de menor m/z, chamados de íons produto. Tais fragmentos produzidos

durante a colisão induzida são separados pelo segundo analisador de massas, o Q3, e

direcionados para o detector.

Figura 13 – Esquema de um espectrômetro de massas do tipo triplo quadrupolo. O primeiro (Q1) e o último (Q3)

quadrupolos são analisadores de massa. O hexapolo central (q2) é uma célula de colisão utilizada apenas com

aplicação de radiofrequência para transmissão de todos os íons ali produzidos através da colisão com um gás inerte.

Fonte: GROSS (2011).

Os espectrômetros de massas do tipo triplo quadrupolo podem trabalhar em diferentes modos de leitura de m/z. A Figura 14 exemplifica três desses modos: varredura de íons produto, varredura de íons precursores e varredura de perda neutra. O primeiro modo de varredura se baseia na seleção de um íon com dada m/z no primeiro analisador quadrupolar (Q1), o qual é

fragmentado na célula de colisão (q2), e tem todos os seus produtos analisados pelo Q3. O

segundo modo de varredura mostrado na Figura 14, por sua vez, se baseia na leitura de um único íon produto com dada m/z, o qual pode ser gerado a partir de qualquer íon precursor analisado no Q1. Por fim, o modo de varredura de perda neutra se baseia em varreduras de m/z

consecutivas nos dois analisadores de massa, havendo, entretanto, um delta de m/z constante entre os íons precursores e os íons produto.

Figura 14 – Diferentes modos de leitura para um espectrômetro de massas do tipo triplo quadrupolo.

Os modos de varredura mais seletivos, no entanto, não estão exemplificados na Figura 14. Trata-se do modo de leitura SRM (do inglês selected reaction monitoring). Eles se baseiam na seleção de um único íon com dada m/z no Q1, sendo este fragmentado na célula de colisão

e, posteriormente, um único íon produto gerado na fragmentação, com dada razão m/z, é selecionado no Q3 (Figura 15). Tal modo de varredura reduz drasticamente o número de

compostos orgânicos a serem detectados, uma vez que para um dado íon ser separado pelos analisadores de massa, se faz necessário existir uma transição de massas m1 → m2 específica.

Figura 15 – Representação esquemática do modo de leitura SRM em um espectrômetro de massas do tipo triplo quadrupolo.

Fonte: Adaptado de HOFFMANN e STROOBANT (2007).

.6 CROMATOGRAFIA LÍQUIDA ACOPLADA À ESPECTROMETRIA DE MASSAS

A união entre as técnicas de cromatografia líquida e de espectrometria de massas originou uma das ferramentas mais poderosas da química analítica atual, eliminando algumas importantes limitações existentes no acoplamento entre cromatografia gasosa e espectrometria de massas. Dentre as barreiras derrubadas com o advento do acoplamento LC-MS estão a possibilidade de analisar amostras com baixa volatilidade; utilizar alíquotas aquosas sem prévia extração ou troca de solvente; e possuir, como analitos, compostos que são termolábeis a temperaturas usuais em fornos de cromatografia gasosa (MCMASTER, 2005).

Entretanto, tal acoplamento não é trivial. As dificuldades se originam no fato de que a espectrometria de massas opera em baixíssimas pressões e com os analitos em fase gasosa ionizados, sendo que a cromatografia líquida gera um eluato líquido que precisa ser vaporizado e ionizado para ser introduzido no espectrômetro de massas. Porém, como no processo de evaporação os solventes sofrem uma grande expansão de seus volumes, se todo o eluato produzido pela cromatografia líquida for vaporizado e introduzido no espectrômetro de massas, as capacidades das bombas de vácuo serão ultrapassadas e qualquer análise será impossibilitada de ser realizada.

Se faz necessário, então, o uso de uma interface capaz de remover grande parte do solvente e dos aditivos que compõem o eluato da cromatografia líquida, sem que sejam removidos os analitos de interesse. Ademais, os analitos devem sofrer um processo de ionização para estarem susceptíveis à análise por espectrometria de massas. Todos esses fatores são alcançados por meio de um uso combinado de gases para nebulização do eluato, aquecedores para vaporização da fase líquida e pressão reduzida para introdução dos compostos de interesse no espectrômetro de massas. O processo de ionização dos analitos é realizado através de diferentes mecanismos, tais como por eletrospray, ionização química e fotoionização.