ORGANIC MASS SPECTROMETRYAlbert

T. Lebedev

Moscow State M.V.Lomonosov University, Organic Chemistry Department, 119992 Moscow Russia

E-mail:a.lebedev@org.chem.msu.ru

Достоинства

масс-спектрометрии

•

Молекулярная

масса вещества. Рекорд 110,000,000 Дa•

Непревзойденная чувствительность. Рутина 10-12г, 10-14M. Рекорды

10-18

г, 10-21M

•

Структурная информация•

Прямой качественный и количественный анализ сложнейших смесей (тысячи компонентов)

•

Непревзойденная скорость анализа. Несколько минут для нескольких сотен соединений

•

•

Доступны

приборы

для

полевых

условий•

Химические и биологические соединения измеряются одним прибором

“If you can't solve a problem by mass spectrometry, it probably isn't worth solving”Fred McLafferty

1.Химия2. Биология3. Медицина4. Протеомика5. Физика6. Геология7. Космические исследования8. Допинг контроль9. Криминалистика10. Экология11. Подлинность картин12. Контроль промышленных процессов13. Археология

Graham Cooks carrying on environmental analysis using the Mini 11.5.

Photo of Jon Dagleish

The spectrometer vessel on its transport through the village of Leopoldshafen

to the research centre Karlsruhe

-

KATRIN project

Time-of-Flight MS

10.00 10.50 11.00 11.50 12.00 12.50 13.00 13.50 14.00 14.50

1e+07

2e+07

3e+07

4e+07

5e+07

6e+07

7e+07

8e+07

9e+07

1e+08

1.1e+08

1.2e+08

1.3e+08

1.4e+08

1.5e+08

1.6e+08

1.7e+08

1.8e+08

Time-->

Abundance

TIC: data.cdf

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

m/z-->

Abundance

Scan 717 (14.509 min): IOD1.D71

43

21299141

168 402281190 369119 304 475429325244 451 499346

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

m/z-->

Abundance

#98302: Pentadecane (CAS) $$ n-Pentadecane $$ CH3(CH2)13CH357

2985

212113 141 169

Anal. Chem. 76 (2004) 4484 -

4489

Лимонная кислота – натуральная или нет?

Rana ridibundaRana arvalis

Многокомпонентная

смесь пептидов

Электростимуляция

Пробоотбор

пептидов кожного секрета амфибий

Caerulein pEQDY(SO3

)TGWMDF-NH2(L.caerulea) – muscle contractor/relaxant, analgesic 2000 times more active than morphine (nM)

(gall bladder operation)

Magainins 1, 2 (Xenopus laevis)–

wide-spectrum antibiotics, anticancer and antifungalpeptides

(μМ)

Caerins 1 (Litoria)- anticancer activity

(μМ)

Pseudin 2 (Pseudis paradoxa)–stimulation of insulin production

(nМ)

Biological activity of amphibia’s

skin peptides

Potential drugs

The first step to investigate the activity involves determination

of

primary structure of the peptides

(SEQUENCING)

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540

560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1060

mass

mass

0

0

100

100

%

%

2.13e5

175.1

70.1

60.1

50.0

157.1

112.1

98.1

97.171.1

120.1140.1

155.1

158.1

167.1

402.2

237.2217.2

209.2195.1

192.1

235.1

245.1305.2

262.2 302.2274.2

287.2

371.2359.2316.2

332.2349.2

399.2

384.2

419.3 555.4486.3

468.3458.3440.3 471.3

527.4506.3

499.3

530.7

545.3

1060.6

807.5

642.4

624.4

614.4

597.4

596.4

583.3565.3

607.3

625.3

633.4

710.4

653.4 702.4693.4

692.4660.4

739.4721.4

747.5790.4748.4

777.5773.4 799.5

904.5

858.5

841.5

840.5808.5

828.5

842.6

886.5

869.5887.5

903.6

1043.6

1001.6

983.6905.6981.6932.5 965.6 984.6

1025.6 1059.7 1061.7

1062.5

156 (R)

156 (R)

97 (P)97 (P)

147 (F)57 (G)

97 (P)87 (S)

87 (S)244 (PF)

Arg

R

147 (F)

Series

у: RPPGFS(PF)R-OHSeries

b: R(----)SPFR-OH RPPGFSPFR-OH -

bradykinin

1

1

1

1

2

2

2

2

3

3

3

3

4

4

4

4

5

5

5

5

66

6

6 Zvenigorod

Kolomna

Kolhida

1

MC Profiling: Rana ridibunda, different populations

4 5

6

4

3 6

3

12

7

7

7

7

1

23

6

5

7

12

3

4

6

7

R. R. arvalisarvalis 2D mass map2D mass map

FVPLLVSKLVC*VVTKKC*PLLVSKLVC*VVTKKC*

R. R. temporariatemporaria 2D mass map2D mass map

R. R. ridibundaridibunda 2D mass map2D mass map

Пептидомы

трех родственных видов лягушек

T.Yu.Samgina

et al. Peptides., 2012, 34, pp 296–302

2D mass

map

of the known

bioactive

frog

peptides

K.A.Artemenko et al. Anal. Chem., 2009, 81 (10), pp 3738–3745

1.

Изучение

побочных продуктов дезинфекции воды2.

Создание списков приоритетных загрязняющих веществ для реки, завода, города, моря и т.д.

3.

Аккумулирование экотоксикантов

по трофической цепи экосистемы Байкала

4.

Экологическое картирование Северного Каспия5.

Почему умерли дельфины в дельфинарии?

6.

Почему китайское лекарство не работает?7.

Почему чукчи не могут есть китов?

8.

Почему происходят заморы рыб?9.

Из чего состоят звуковые валики XIX

века?

10. Как детектировать соединение если его количество в пробе в миллионы раз меньше, чем сотен других?

11. Чем мы дышим?12. Какие соединения выделяют детские игрушки?13. Почему снег на юге Финляндии чище чем в Заполярных

областях?14. Что происходит в окружающей среде с УФ-протекторами

Экологические

тематики лаборатории

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

1e+007

2e+007

3e+007

4e+007

5e+007

6e+007

7e+007

8e+007

9e+007

Time (s)TIC

TIC chromatograms of 36 km (a) snow and fresh snow (b)500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

4e+ 006

6e+ 006

8e+ 006

1e+ 007

1.2e+ 007

1.4e+ 007

1.6e+ 007

1.8e+ 007

2e+ 007

T im e (s )T IC

a

b

O.V.Polyakova

et al. 19th

IMSC, Kyoto, Japan, 2012

900 920 940 960 980 1000

5e+006

6e+006

7e+006

8e+006

9e+006

1e+007

1.1e+007

1.2e+007

Time (s)TIC

900 920 940 960 980 1000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Time (s)142

TIC and m/z

142 ion plots to determine methylnaphthalenes

А.Т.Лебедев и др.,

Масс-спектрометрия

2012, 9

(1), с.

5-15

Alkanes + naphthenes

Alkylbenzenes

Alkylnaphthalenes

а)

Three-dimensional chromatogram of the diesel oil sample

A.T.Lebedev. Comprehensive Environmental Mass Spectrometry.

2012, ILMPublications, UK, 510

pp

Chlorinated Alkylbenzenes

Chlorinated Alkylnaphthalenes

Three-dimensional chromatogram of the diesel oil sample after its aquatic chlorination with molecular chlorine

A.T.Lebedev. Comprehensive Environmental Mass Spectrometry.

2012, ILMPublications, UK, 510

pp

Chukotka. Whale hunting

5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.000

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

200000

220000

240000

260000

Time-->

Abundance

TIC: KIT1B.D

TIC Chromatogram of the volatile compounds in the blubber of “stinky” gray whale. From the left: isobutanal, butanal, 2-methylbutanal, 3-

methylbutanal, 2-ethylfuran, pentanal, petan-2-one, isomeric brunched hexanals

(4), hexanal

(base peak), isomeric brunched octanals

(3),

octanal, alkylketones

(3), nonanal

A.T.Lebedev. In “Chemistry in the oil industry XII”,

2011, Royal Soc. Chem., UK, p.

40-49

The Map of the sampling sites in the North Caspian Sea (2001-2002)

O.V.Polyakova

et al., in Water Pollution.

2003, WITPress, Southapton, UK, p. 115-124

O.V.Polyakova

et al., in Water Pollution.

2003, WITPress, Southapton, UK, p. 115-124

O.V.Polyakova

et al., in Water Pollution.

2003, WITPress, Southapton, UK, p. 115-124

Acknowledgements

Kim HaselmannBogdan

Budnik

Frank KjeldsenMichael Lund NilesenChristopher Adams

Thomas KöcherCorina

Mayrhofer

Consuelo Marin VicenteHongqian

(Angie) Yang

Thermo

Funding:

Swedish Research Council

K&A Wallenberg foundation

European Union

Thank you