7200 GC-QTOF · 2016-09-02 · lo largo del rango de masas en contraposición a los instrumentos de...

7200 GC-QTOF Una nueva herramienta para

solucionar complejos problemas

analíticos

Jaume C. Morales

MS Product Specialist

Agilent Technologies Spain

El reto en GCMS : problemas analíticos complejos

La identificación de compuestos en muestras complejas a nivel de trazas

es difícil y generalmente requieres estrategias analíticas no-rutinarias o

sistemas de configuración atípica y poco robustas como :

1- Potentes métodos de extracción/enriquecimiento

2- Sistemas GC de alto poder de separación (e.g.GCxGC)

3- Detectores selectivos y/o MS.

Sin embargo, para análisis a nivel rutinario de éste tipo de compuestos se

requieren enfoques con técnicas más simples, rápidas y robustas para

incrementar la productividad.

Desafortunadamente los sistemas GC/MS (SIM) o 1D GC en combinación

con detectores específicos como el PFPD o ECD no son a menudo

suficientes para conseguir la selectividad requerida.


1a Estrategia :

La tecnología MS-TOF recoge y analiza simultáneamente todos los iones a

lo largo del rango de masas en contraposición a los instrumentos de barrido

convencional donde los iones son filtrados y detectados secuencialmente.

Consecuentemente, el GC-QTOF-MS en modo TOF no tiene parangón en

sensibilidad trabajando en “Full Scan”, comparable a la técnica GC-MS en

modo SIM, pero con el espectro completo.

Además ,el GC-QTOF-MS genera datos en masa exacta lo cual permite

obtener una alta selectividad y sensibilidad utilizando ventanas de

extracción del orden de 0.02-0.05Da.

PERO, ¿Qué pasa cuando la Resolución y la Δ Masa no son suficientes?

2a Estrategia: GC-QTOF-MS/MS

= +

¿Que es el 7200? 7200 GC/Q-TOF = 7890 + 7000 + 6500

El nuevo GC/MS de Agilent. . .

Construído en base a equipos

probadamente robustos:

Casi 1000 GCQQQs

Más de 1000 TOFs y Q-TOFs

Varios miles de 7890 GCs

= +

¿Que es el 7200? 7200 GC/Q-TOF = 7890 + 7000 + 6500

MS Cuadrupolo /Tiempo de vuelo

MS Tiempo de Vuelo

MS Triple Cuadrupolo

La fusión de dos plataformas

Turbo 2

Ion Pulser

Turbo 3

Ion Source

Turbo 1b Turbo 1a

Quad Mass Filter (Q1)

Collision Cell

Transfer

optics

6500 LC/MS

Q-TOF based

7000 GC/MS

QQQ based

Ion Mirror

Ion Detector

7200 Analyzer Cuatro etapas de vacío

Nuevo . . . Pero totalmente probado Dual-stage ion mirror improves

second-order time focusing for

high mass resolution.

Hexapole collision cell accelerates

ion through the cell to enable faster

generation of high-quality MS/MS

spectra without cross-talk

Split-flow turbo differentially

pumps the ion source and

quadrupole analyzer compartments

4GHz ADC electronics enable a high

sampling rate (32 Gbit/s) which improves

the resolution, mass accuracy, and

sensitivity for low-abundance samples.

Dual gain amplifiers simultaneously

process detector signals through both low-

gain and high gain channels, extending the

dynamic range to 105.

Analog-to-digital (ADC) Detector:

Unlike time-to-digital (TDC) detectors

which record single ion events, ADC

detection records multiple ion events,

allowing very accurate mass

assignments over a wide mass range

and dynamic range of concentrations.

New Removable Ion Source

includes repeller, ion volume,

extraction lens and dual filaments

Proprietary INVAR flight tube

sealed in a vacuum-insulated

shell eliminates thermal mass

drift due to temperature changes

to maintain excellent mass

accuracy, 24/7. Added length

improves mass resolution.

Hot, quartz monolithic quadrupole

analyzer and collision cell identical

to the 7000 Quadrupole MS/MS

New Internal Reference Mass

can be delivered to the source at

a low and high concentration

Two 300L/s t urbos pump the

focusing optics and flight tube

Removable Ion Source (RIS)

Automated

Retractable

Transfer Line

RIS

Automated

Gate Valve

Removable Ion Source (RIS)

• RIS, Sistema Estandar en Q-TOF

• Permite cambios de fuente EI/CI

rápidos sin romper el vacío.

• Permite cambiar la fuente

entera, incluyendo filamentos,

en ~30 minutos sin romper

el vacío.

Cambio de fuente en 30 minutos con RIS

Nueva fuente limpia

Fuente sucia

1pg OFN

Ventearenfriar la fuenteabrir la cámara y cambiar/limpiar componentes

Cerrar la cámaraeliminar el airecalentar la fuente

dejar estabilizar temperatura y vacío

Rango Dinámico

Umbral

Time to Digital Converter

Cuenta “1” cuando supera el umbral

1-2 Órdenes de linealidad

2-8 Gbit/sec de información

Analog to Digital Converter

Mide cada punto

4-5 Órdenes de linealidad

32 Gbit/sec de información

TDC ADC

Exactitud de masa

Number of Ions

Mass A

ccu

rac

y

Limited by ion

statistics

Limited by detector

non-linearity

TDC

ADC

Required

mass accuracy

Amplio Rango Dinámico ADC es importante para la linealidad de las areas

TDC tiene un menor rango de

linealidad permitiendo sólo reducidos

rangos de cuantificación

Time-to-Digital Converter Analog-to-Digital Converter

ADC tiene un mayor rango de linealidad

permitiendo la cuantificación en rangos

de concentración más amplios

Ions

Response

Ions

Response

¿Que puede hacer el GC-QTOF por nosotros?

• En modo TOF

• Espectros “full scan” de alta resolución

• Medida de masa exacta

• Adquisición a alta velocidad de espectros “full scan”

• En modo MS/MS

• Espectros “full scan product ion” con alta resolución y

masa exacta

• La herramienta ideal para abordar complejos

problemas analíticos.

Visualización del espectro (Tune File)

Centroid View

Profile View

La mayoría de usuarios piensan en “centroid”, pero el MS opera en “profile”

Resolución y exactitud de masa

R = 614/0.68 = 903

Δmz = 0.1/614

= 160 ppm

Pw=0.68

Mz=614

SQ

TQ

IT

TOF

Q-TOF

R = 614/0.0423 = 14522

Δmz = 0.0004/613.96

= 0.7 ppm

Resolución :

R=mz/FWHM

Exactitud de masa:

Δmz=dm/mz*106, partes por millon

(ppm)

PFTBA mass 614

C12F24N=613.964203

1 Da.

1 Da.

Calculo de masa exacta y error en la medida

Error si se omite el electrón

NH

N

O OO

O

OO

O O

O

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H

HH

Reserpina (C33H40N2O9)

Atom Mass of Atom # of Atoms Sum

Hydrogen 1.00783 40 40.31300

Carbon 12.00000 33 396.00000

Nitrogen 14.00307 2 28.00615

Oxygen 15.99492 9 143.95424

Total 608.27338

Plus H 1.00783 1 1.00783

Total 609.28121

Minus e- 0.00055 1 0.00055

609.28066

Calculada = exacta o teórica

(Medida -Calculada) X 1,000,000

Calculada

0.9027039 ppm

= ppm

Internal Reference Mass (IRM)

• El objetivo de exactitud de masa para el 7200 es de

~2-5ppm en cualquier condición

• Agilent ha desarrollado un sistema propio Internal

Reference Mass (IRM) que proporciona al sistema

corrección del eje de masas “en el aire”.

• El sistema IRM utiliza compuestos conocidos del background

para bloquear el eje de masas en cada espectro

• Requiere un sistema robusto de señal de calibración IRM en

muestras con y sin matriz

calc mass obs mass ppm Error obs mass ppm Error

2-formyl thiophen 111.9977 111.9967 -8.9 111.9973 -3.6

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0078 -6.3 127.0085 -0.8

2-formyl thiophen 111.9977 111.9972 -4.5 111.9972 -4.5

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0084 -1.6 127.0085 -0.8

2-formyl thiophen 111.9977 111.9978 0.9 111.9974 -2.7

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0091 3.9 127.0085 -0.8

2-formyl thiophen 111.9977 111.9966 -9.8 111.9974 -2.7

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0076 -7.9 127.0087 0.8

2-formyl thiophen 111.9977 111.9968 -8.0 111.9974 -2.7

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0080 -4.7 127.0086 0.0

2-formyl thiophen 111.9977 111.9969 -7.1 111.9976 -0.9

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0079 -5.5 127.0088 1.6

2-formyl thiophen 111.9977 111.9966 -9.8 111.9977 0.0

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0080 -4.7 127.0088 1.6

2-formyl thiophen 111.9977 111.9970 -6.3 111.9975 -1.8

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0084 -1.6 127.0088 1.6

2-formyl thiophen 111.9977 111.9973 -3.6 111.9980 2.7

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0083 -2.4 127.0084 -1.6

2-formyl thiophen 111.9977 111.9980 2.7 111.9979 1.8

2-acetyl-thiazole 127.0086 127.0086 0.0 127.0084 -1.6

Average ABS Error 5.0 1.7

Standard Deviation of Error 4.0 2.0

Excellent: < 5 ppm Excellent: < 5 ppm

Good: < 10 ppm Good: < 10 ppm

2 pg on col DG

5 pg on col DG

10 pg on col DG

1000 pg on col DG

20 pg on col DG

50 pg on col DG

100 pg on col DG

200 pg on col DG

500 pg on col DG

uncorrected IRM corrected

1 pg on col DG

Ejemplo de correciónn con IRM Exactitud de masa para 2-formyl thiophene y 2-acetyl thiazole en Whisky

Error promedio < 2 ppm sobre un rango de concentraciones > X1000

La masa exacta convierte el “mass defect” en un

parámetro importante

X Hydrogen H 1 1.0078 99.99 0.0078

D or 2H 2 2.0141 0.01 0.0141

X+1 Carbon 12C 12 12 98.91 0

13C 13 13.0034 1.1 1.1nC 0.0060nC2 0.0034

X+1 Nitrogen 14N 14 14.0031 99.6 0.003115N 15 15.0001 0.4 0.37nN 0.0001

X+2 Oxygen 16O 16 15.9949 99.76 -0.005117O 17 16.9991 0.04 0.04nO -0.000918O 18 17.9992 0.2 0.20nO -0.0008

X Fluorine F 19 18.9984 100 -0.0016

X+2 Silicon 28Si 28 27.9769 92.2 -0.023129Si 29 28.9765 4.7 5.1nSi -0.023530Si 30 29.9738 3.1 3.4nSi -0.0262

X Phosphorus P 31 30.9738 100 -0.0262

X+2 Sulfur 32S 32 31.9721 95.02 -0.027933S 33 32.9715 0.76 0.8nS -0.028534S 34 33.9679 4.22 4.4nS -0.0321

X+2 Chlorine 35Cl 35 34.9689 75.77 -0.031137Cl 37 36.9659 24.23 32.5nCl -0.0341

X+2 Bromine 79Br 79 78.9183 50.5 -0.081781Br 81 80.9163 49.5 98.0nBr -0.0837

X Iodine I 127 126.9045 100 -0.0955

X+1

Factor

X+2

Factor

Mass

DefectType Element Symbol Abundance

Integer

Mass

Exact

Mass

El Q-TOF 7200 revaloriza el “mass defect”

X Hydrogen H 1 1.0078 99.99 0.0078

D or 2H 2 2.0141 0.01 0.0141

X+1 Carbon 12C 12 12 98.91 0

13C 13 13.0034 1.1 1.1nC 0.0060nC2 0.0034

X+1 Nitrogen 14N 14 14.0031 99.6 0.003115N 15 15.0001 0.4 0.37nN 0.0001

X+2 Oxygen 16O 16 15.9949 99.76 -0.005117O 17 16.9991 0.04 0.04nO -0.000918O 18 17.9992 0.2 0.20nO -0.0008

X Fluorine F 19 18.9984 100 -0.0016

X+2 Silicon 28Si 28 27.9769 92.2 -0.023129Si 29 28.9765 4.7 5.1nSi -0.023530Si 30 29.9738 3.1 3.4nSi -0.0262

X Phosphorus P 31 30.9738 100 -0.0262

X+2 Sulfur 32S 32 31.9721 95.02 -0.027933S 33 32.9715 0.76 0.8nS -0.028534S 34 33.9679 4.22 4.4nS -0.0321

X+2 Chlorine 35Cl 35 34.9689 75.77 -0.031137Cl 37 36.9659 24.23 32.5nCl -0.0341

X+2 Bromine 79Br 79 78.9183 50.5 -0.081781Br 81 80.9163 49.5 98.0nBr -0.0837

X Iodine I 127 126.9045 100 -0.0955

X+1

Factor

X+2

Factor

Mass

DefectType Element Symbol Abundance

Integer

Mass

Exact

Mass

Para m/z 614,

¿que efecto tiene 1 ppm = 0.00061 a diferentes átomos?

One 16 O

- 8 ppm

One 35 Cl

- 51 ppm

One 1 H

+ 13 ppm

¿TOF a qué velocidad?

TOF mide siempre el rango de masas completo

Q-TOF muestra siempre el espectro total de fragmentación

• Velocidad Spectral :

• Máximo típico : 25-50 spectra/sec (Hz) en disco

• La velocidad utilizable depende también de la cantidad

de señal.

• Nuevas oportunidades en analisis GC/MS:

• “Fast GC” y “Ultra high resolution GC”: ~ 20-40Hz

La velocidad mejora la deconvolución

Time

La deconvolution requiere diferencias en tiempo

Mayor velocidad = mejor deconvolución

La baja velocidad no

permite diferenciar los

dos máximos

La alta velocidad

discierne entre ambas

sustancias

Time Time

Mayor velocidad = mejor deconvolución

La baja velocidad no

permite diferenciar los

dos máximos

La alta velocidad

discierne entre ambas

sustancias

Time Time

El Q-TOF 7200 en modo TOF

permite:

•Altas velocidades de adq.

•Mantener una excelente S/N

•Nuevo algoritmo de Deconvolución

MassHunter

7200. Rendimieno del equipo Especificaciones

• Resolución : >12.500 a m/z 272

• Exactitud de masa: <5 ppm a m/z 272 (tipica < 2ppm)

• Sensibilidad entre Single Quad y QQQ

• Rango Dinámico : 5-6 ordenes de magnitud

• Rango de masas Quad: 20-1050 Da (0.7-4.0 Da FWHM)

• Rango de masas TOF : 20-1700 Da

• Velocidad Espectral : 1-50 Spectros/sec

1. Bloqueo del eje de masas por Referencia Interna para

exactitud sub 5ppm incluso en muestras con alta carga

de matriz

2. Fuente extraíble RIS para una limpieza, cambio de

filamentos o intercambio de fuentes EI/CI rápida y sin

romper vacío.

3. Q-TOF MS/MS:

• Reducción del ruido químico

• Selectividad

• Information estructural

• Desarrollo de métodos

4. Herramientas de software – Formula calculator / MSC (MS/MS Structural Correlation Tool)

Características Clave en el 7200

Serie 7200 Q-TOF GC/MS Aplicabilidad de sus características

• ¿Puede medirse masa exacta en

matrices reales?

• ¿Cuales son las limitaciones?

La intensidad puede afectar los resultados

Dos picos espectrales con

anchura FWHM de 0.7 u y una

diferencia de masa de 0.5 u

Dos picos espectrales con

anchura FWHM de 0.05 u y una

diferencia de masa de 0.5 u

m/z m/z

GC o MS: La intensidad relativa puede afectar los resultados

La presencia de un pico interferente en la matriz de masa

muy similar puede afectar el cálculo de la masa exacta

Visión Profile del pico espectral

Centroide

m/z m/z

Interferencia = Analito Interferencia = 100 X Analito

Centroide

240.1218

240.0785

Flurenol methyl ester

m/z = 240.0781

Error de masa = 1.7 ppm

Dimetilan

m/z = 240.1217

Error de masa = 0.4 ppm

Resolución ~13.500

¿Cuanta Resolución y “Mass defect” son

suficientes para coeluidos? Ratio de Intensidades = 1:1

SIN corrección IRM

Dm = 0.043 Da.

240.1184

240.0780

Flurenol methyl ester

m/z = 240.0781

Error de masa = -0.4 ppm

Dimetilan

m/z = 240.1217

Error de masa = -13.7 ppm

Una resolución de 13.500 NO

es suficiente en éstos casos.

Para masas MUY parecidas y

ratios MUY diferentes se

requiere MS/MS o mejor

separación

¿Cuanta Resolución y “Mass defect” son

suficientes para coeluidos? Ratio de Intensidades = 50:1

Serie 7200 Q-TOF GC/MS Como se aplica el modo QTOF y sus resultados


1a Estrategia :

La tecnología MS-TOF recoge y analiza simultáneamente todos los iones a

lo largo del rango de masas en contraposición a los instrumentos de barrido

convencional donde los iones son filtrados y detectados secuencialmente.

Consecuentemente, el GC-QTOF-MS en modo TOF no tiene parangón en

sensibilidad trabajando en “Full Scan”, comparable a la técnica GC-MS en

modo SIM, pero con el espectro completo y

Además ,el GC-QTOF-MS genera datos en masa exacta lo cual permite

obtener una alta selectividad y sensibilidad utilizando ventanas de

extracción del orden de 0.02-0.05Da.

PERO, ¿Qué pasa cuando la Resolución y la Δ Masa no son suficientes?

2a Estrategia: GC-QTOF-MS/MS

¿Porqué Q-TOF?

En ocasiones la potencia combinada de

Resolución cromatográfica GC (Agilent)

+

La resolución espectral MS (Agilent)

No es suficiente debido a:

Escasa ΔMass Defect (Naturaleza)

+

Intensidad de iones en la Matriz (Muestra)

La alta resolución en MS/MS puede solucionar

algunos de éstos problemas


2a Estrategia :

El modo QTOF-MS puede :

- Reducir el ruido al seleccionar y filtrar un Precursor,

suministrando así mayor selectividad.

- Confirmar la identidad de un compuesto a través de su espectro

MS/MS de Alta Resolución.

- Elucidación Estructural.

MS/MS Reducción de ruido químico Cuando R y Exactitud no son suficientes (1pg OFN in PFTBA Background)

MS

m/z 272

54:1 S/N

MS/MS

272:222

216:1 S/N

Iones del

Analito

Iones de Matriz Iones del Analito con

pocos iones de matriz

Elucidación estructural por MS/MS.

C16H14O4 (Anillos + Enlaces Dobles = 10)

(M – H)+

269.0802

Estructuras

candidatas m/z

(experimental)

Fórmula Error

(ppm)

Score

269.0802 C16H13O4 2.2 80.7

193.0494 C10H9O4 0.6 96.7

167.0334 C8H7O4 3.0 N/A

166.0259 C8H6O4 0.6 N/A

138.0310 C7H6O3 1.1 98.1

110.0359 C6H6O2 3.0 N/A

95.0127 C5H3O2 0.9 99.5

– CH2=CH–C6H5

– CO

– CH3

– CO

– H

– C6H5

– CH=CH–C6H5

Formula Calculator: fórmulas consistentes con

la masa exacta y fórmula del Ión padre

C5H12O2PS3 m/z = 230.9732

Herramientas MassHunter para GC/Q-TOF

Cromatogramas de los compuestos

encontrados por deconvolución

Espectro del compuesto

encontrado con la herramienta

Caliper para el calculo de difrencias

entre dos fragmentos

Fórmulas calculadas de la

mólecula y sus fragmentos a través

de la masa exacta

Food Testing and Flavors:

Olive Oil Characterization

UC Davis Olive Center

&

Stephan Baumann, Agilent Technologies

• MPP for statistical processing of GC/Q-TOF data

• MS library searching using GC/Q-TOF spectra

• CI data provide accurate mass information for molecular ions

1. Olive oil samples had been subjected to sensory test and classified as passed or failed

2. GC/Q-TOF data then were acquired in both EI and PCI modes

3. Chromatographic deconvolution was performed with MassHunter Qual, and the data

were exported as CEF files to perform statistical analysis using Mass Profiler

Professional (MPP).

4. MPP was used for statistical evaluation of the data including construction of class

prediction model

5. The model was able to correctly predict whether the sample would pass or fail the

sensory test

Olive Oil Characterization: Workflow

Goals:

- to create a model that could predict whether olive oil sample would pass or

fail sensory test

- to recognize statistically significant olive oil components that are present at

distinct levels depending on whether they passed or failed sensory test

Olive Oil Characterization: Data Filtering

442 unique compounds were

distinguished by

chromatographic

deconvolution, most of which

occur only once or twice and

are filtered out by MPP.

The table shows how many of these 442

compounds were actually found in each sample.

Olive Oil Characterization: Visualization of Data Clustering

Principal Component Analysis (PCA) of MPP helps to visualize

clustering of the data

failed

passed

Olive Oil Characterization: Fold Change Analysis

The Volcano Plot (on the right) shows fold-change for each entity on the x-axis and

significance on the y-axis.

Compounds accumulated

in the samples that failed

the sensory test.

Olive Oil Characterization: Compound Identification

1. EI spectra were used to search NIST library to obtain tentative identification of

the compounds

2. PCI data were used to obtain molecular formula for the compounds

3. Further MS/MS experiments allowed to generate „clean‟ spectra in the

presence of matrix interference and could possibly be used for structure

elucidation

Olive Oil Characterization: Library Search

Commercial unit mass EI spectral libraries can be searched using accurate mass

EI GC/Q-TOF data to identify compounds

Compound spectrum

NIST library spectrum

Compound spectrum

(accurate mass)

EI

Olive Oil Characterization: MS/MS Example

C12H17

5.11 ppm C9H11

-3.58 ppm

C8H9

-2.63 ppm

C10H13

0.93 ppm

α-Cubebene, full scan

C15H24

α-Cubebene: MS/MS

Precursor: 204

CE: 10 eV

(replib) α-Cubebene

40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 2300

50

100

41

55

69 77

8191

105

119

133147

161

175 189

204

Accurate masses of ion fragments are consistent with molecular formula

Olive Oil Characterization: MPP Results

• The model correctly predicted the pass or fail status of all samples, including

those not used to construct the model.

• The samples that were not used for building the prediction model are listed

with the Training parameter set as „None‟

Natural Products:

Structure Elucidation of the

Compound from Kava Extract

Viorica Lopez-Avila, Agilent Labs

• MS/MS for structure elucidation of unknown

Precursor-product ion relationship is documented

and ion molecular formula confirmed by accurate mass

Requires multiple analyses and much more sensitive than NMR

Will not replace NMR, but will complement nicely

• Start with full scan EI spectrum

• Use accurate mass to estimate molecular formula

• Perform CID experiments on molecular ion and selected

fragment ions to confirm losses

• Use information from sequence of losses to estimate

reconstructed molecular structure

MS/MS for Structure Elucidation

(M – H)+

269.0802

Candidate

structures

EI Full Scan

The Problem – Confirm Most Likely Structure Kava Extract - Compound “B”, C16H14O4

(Rings + Double Bonds = 10)

(M – H)+

269.0802

Candidate

structures

EI Full Scan

m/z

(experimental)

Formula Error

(ppm)

Score

269.0802 C16H13O4 2.2 80.7

193.0494 C10H9O4 0.6 96.7

167.0334 C8H7O4 3.0 N/A

166.0259 C8H6O4 0.6 N/A

138.0310 C7H6O3 1.1 98.1

110.0359 C6H6O2 3.0 N/A

95.0127 C5H3O2 0.9 99.5

– CH2=CH–C6H5

– CO

– CH3

– CO

– H

– C6H5

– CH=CH–C6H5

MS/MS experimental

measurements



(M – H)+

269.0802

Candidate

structures

EI Full Scan

m/z

(experimental)

Formula Error

(ppm)

Score

269.0802 C16H13O4 2.2 80.7

193.0494 C10H9O4 0.6 96.7

167.0334 C8H7O4 3.0 N/A

166.0259 C8H6O4 0.6 N/A

138.0310 C7H6O3 1.1 98.1

110.0359 C6H6O2 3.0 N/A

95.0127 C5H3O2 0.9 99.5

– CH2=CH–C6H5

– CO

– CH3

– CO

– H

– C6H5

– CH=CH–C6H5

MS/MS experimental

measurements

X

X



(M – H)+

269.0802

Candidate

structures

EI Full Scan

m/z

(experimental)

Formula Error

(ppm)

Score

269.0802 C16H13O4 2.2 80.7

193.0494 C10H9O4 0.6 96.7

167.0334 C8H7O4 3.0 N/A

166.0259 C8H6O4 0.6 N/A

138.0310 C7H6O3 1.1 98.1

110.0359 C6H6O2 3.0 N/A

95.0127 C5H3O2 0.9 99.5

– CH2=CH–C6H5

– CO

– CH3

– CO

– H

– C6H5

– CH=CH–C6H5

MS/MS experimental

measurements



c ?

Mass at 138 is consistent with:

loss of COCH=CH-C6H5 (131.04969) from 269.08020

or

loss of C2H4CH=CH-C6H5 (131.086075) from 269.08020.

However, measured value of 269.0802 - 138.0310 = 131.04920 is

consistent only with COCH=CH- C6H5.

The Problem – Confirm Most Likely Structure The Problem – Confirm Most Likely Structure

(M – H)+

269.0802

Candidate

structures

EI Full Scan

m/z

(experimental)

Formula Error

(ppm)

Score

269.0802 C16H13O4 2.2 80.7

193.0494 C10H9O4 0.6 96.7

167.0334 C8H7O4 3.0 N/A

166.0259 C8H6O4 0.6 N/A

138.0310 C7H6O3 1.1 98.1

110.0359 C6H6O2 3.0 N/A

95.0127 C5H3O2 0.9 99.5

– CH2=CH–C6H5

– CO

– CH3

– CO

– H

– C6H5

– CH=CH–C6H5

MS/MS experimental

measurements

For the 5 candidate structures, only one fit the losses

identified by CID experiments on multiple precursor ions

The Problem – Confirm Most Likely Structure

Photodegradation Products of Beer

Problem – identify degradation Products of beer

• Completely untargeted (initially) study of beer

photodegradation

• Method highlights

• 30 min extraction at 30 ˚C using manual

SPME holder and conditioned 50/30 µm

DVB/Carboxen/PDMS StableFlex SPME

fiber (Supelco), no agitation

• Desorption at 300 ˚C for 2 min in the SSL

injector; 1:10 split

• Agilent J&W column DB-5MS 30 m x 0.25

mm x 0.25 µm

Changes in the Chromatogram

No exposure to direct sunlight

3 hours

6 hours

Appears following the exposure of the sample

to direct sunlight. Peak height is dependent on

the duration of exposure to the sun

Molecular ion

m/z=165.1120

C10H15NO

Summary of MS/MS Experiments Accurate mass measurement of molecular ion and fragments

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N

(mainlib) 1-Butanamine, N-(2-furanylmethylene)-3-methyl-

50 100 150 200 250 300 350 4000

50

100

39

53

67

81

95

109

122

136

164

O

N

C10H15NO

109 122

C7H8NO 136 C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

94 C6H8N

108 C6H6NO

81 C5H7N

55 C3H5N

53 41 C3H5

66 C4H4N

78 C5H4N

C6H7NO MS

MS/MS

Summary of MS/MS Experiments Calculate possible empirical formulas

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N


50 100 150 200 250 300 350 4000

50

100

39

53

67

81

95

109

122

136

164

O

N

C10H15NO

109 C6H7NO

122 C7H8NO 136

C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

94 C6H8N

108 C6H6NO

81 C5H7N

55 C3H5N

53 41 C3H5

66 C4H4N

78 C5H4N

MS

MS/MS

Summary of MS/MS Experiments MS/MS on fragments + accurate mass to find empirical formulas

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N


50 100 150 200 250 300 350 4000

50

100

39

53

67

81

95

109

122

136

164

O

N

C10H15NO

109 C6H7NO

122 C7H8NO 136

C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

53 78

C5H4N

MS

MS/MS

-OH

-CH3 -C5H8

-CHN -H2

Summary of MS/MS Experiments MS/MS on other fragments

C4H5

C10H14N

C9H14N C7H8N

C9H11N

C6H7NO

C6H8N C6H6NO

C5H6N

C5H7N

C4H5

C4H6N


50 100 150 200 250 300 350 4000

50

100

39

53

67

81

95

109

122

136

164

O

N

C10H15NO

109 C6H7NO

122 C7H8NO 136

C9H14N

148 C10H14N

133 C9H11N

80 C5H6N

94 C6H8N

108 C6H6NO

81 C5H7N

55 C3H5N

53 41 C3H5

66 C4H4N

78 C5H4N

MS

MS/MS

Identifying and quantification

sulfur-containing compounds

in beverages

In this work, a simple and fast method for

determination of medium volatile

sulfurcompounds, e.g.2-acetylthiazole and

2-formylthiophene, in single malt whiskey

and coffee at low ng/mL level, was

examined by using the direct split injection

or miniaturized LLE and 1DGC-Q-TOF-MS.

Problem – compounds affecting taste and flavor Example of complex matrix – coffee extract

• 2-formyl thiophene 2-acetyl thiazole are

common contaminants

• Low sensory threshold and can have negative

effect on product flavor or aroma

• Easy to separate from each other

• Often requires sophisticated extraction/enrichment

procedures and/or powerful 2D GC techniques for

separation from matrix for quantitation

• Method highlights

• For coffee only, simple L/L extraction in

dichloromethane (10:1 enrichment)

• 1:10 split injection with SSL inlet

• DB-5MS column 30 m x 0.25 mm x 0.25 μm

Standards at 100 pg On Column

2-formyl thiophene Formula C5H4OS MW: 112

2-acetyl thiazole Formula C5H5NOS MW: 127

111.9983

127.0092

Coffee extract has a much more complex matrix although LLE

TIC and EICs of Coffee Extract

2-formyl thiophene Extraction window

m/z 111.9983 ± 100 ppm

2-acetyl thiazole Extraction window

m/z 127.0092 ± 100 ppm

Same Scale than Wiskey extract

EIC of 2-Formyl thiophene in Coffee extract at different

extraction window

EIC of 2-Acetyl Thiazole in Coffee extract at different

extraction window

Determination results of 2-Formyl Tiophene and 2-Acetyl

Thiazole in Coffe extract

Resumen – Qué recordar

• El GC Q-TOF ofrece la capacidad de

solucionar problemas con nuevas estrategias.

• La Alta Resolución (HR), Mejor Exactitud de

masa (MA) y Alta Velocidad de barrido mejora

los resultados analíticos.

• Los espectros MS/MS con HR y MA hacen

posible la Elucidación Estructural

• Agilent ofrece el portfolio más amplio en

herramientas GC/MS :

SQ, IT, TQ, & Q-TOF

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