Principios de análisis instrumental

516 Capítulo 20 Espectrometría de masas molecular «< 20D APLICACIONES DE LA ESPECTROMETRÍA DE MASAS MOLECULAR Las aplicaciones de la espectrometría de masas molecular son tan numerosas y abarcan tantos campos que no es posible describirlas apropiadamente en poco espacio. En la tabla 20.5 se enlistan algu– nas aplicaciones para dar una idea de la capacidad de la espec– trometría de masas. En este apartado se describen algunas de las aplicaciones más utilizadas e importantes. 200.1 Identificación de compuestos puros El espectro de masas de un compuesto puro proporciona diversos tipos de datos que son útiles para su identificación. 26 El primero es la masa molecular del compuesto y el segundo es su fórmula mo– lecular. Además, el estudio de los modelos de fragmentación que pone de manifiesto el espectro de masas proporciona información sobre la presencia o ausencia de diversos grupos funcionales. Por último, la identidad real de un compuesto se puede establecer con frecuencia al comparar su espectro de masas con los espectros de compuestos conocidos hasta llegar a una total coincidencia. Determinación de las masas moleculares a partir de los espectros de masas Para aquellos compuestos que pueden ser ionizados por medio de alguno de los métodos anteriormente descritos y dar un ion mo– lecular o un ion molecular protonado o desprotonado, el espectró– metro de masas es una herramienta insuperable para determinar la masa molecular. Naturalmente, esta determinación requiere identi– ficar el pico del ion molecular, o en algunos casos, del pico (M + 1t o (M - 1) +. La ubicación del pico en la abscisa da la masa molecular con una exactitud que no puede alcanzarse con ningún otro método. 26 R. M. Silverstein, F. X. Webster, D. Kiemle y D. L. Bryce, The Spectrometric Idwti– fication ofOrganic Compounds, 8a. ed., New York: Wiley, 2015; F. W McLafferty y F. Turecek, Interpretation ofMass Spectra, 4a. ed., Mili Valley, CA: University Science Books, 1993. Para determinar la masa molecular por espectrometría de masas se tiene que conocer con certeza la identidad del pico del ion molecular. Por esta razón se aconseja siempre ser precavido, en particular con las fuentes de choque por electrones, en las que el pico del ion molecular puede estar ausente o ser pequeíi.o en rela– ción con los picos debidos a las impurezas. Cuando existen dudas, son útiles sobre todo los espectros adicionales obtenidos por ioni– zación química, ionización de campo e ionización por desorción. Fórmulas moleculares a partir de masas moleculares exactas Las fórmulas moleculares pueden determinarse a partir del espec– tro de masas de un compuesto, siempre que se pueda identificar el pico del ion molecular y sea determinada su masa exacta. Sin embargo, esta aplicación requiere un instrumento de alta resolu– ción capaz de detectar diferencias de masas de pocas milésimas de dalton. Por ejemplo, considere las relaciones masa-carga de los compuestos siguientes: purina, C 5 H 4 N 4 (.M. = 120.044); benzami– dina, C 7 H 8 N 2 (.M. = 120.069); etil tolueno, C 9 H 12 (:M= 120.096); y acetofenona, C 8 H 8 0 (.M.= 120.058). Si la masa medida del pico del ion molecular es 120.070(::!::0.005), entonces todos, excepto la C 7 H 8 N 2 deben excluirse como fórmulas posibles. Observe que la precisión en este ejemplo es de alrededor de 40 ppm. Con instru– mentos de doble enfoque de alta resolución se consiguen de forma rutinaria incertidumbres de algunas partes por millón. Se han compilado tablas que enlistan todas las combinaciones razonables de C, H, N y O por masas moleculares hasta la tercera o cuarta cifra decimal. 27 En la quinta columna de la tabla 20.6 se presenta una pequeii.a muestra de una compilación de este tipo. Fórmulas moleculares a partir de relaciones isotópicas Los datos de un instrumento de baja resolución que sólo puede discriminar entre iones cuyas masas difieren en un número entero de masas pueden dar información útil sobre la fórmula de un compuesto, siempre que el pico del ion molecular sea suficien- 27 ). H. Beynon y A. E. Williams, Mass and Abundance Tables for Use in Mass Spec– trometry, New York: Elsevier, 1963. TABLA 20.5 Aplicaciones de la espectrometría de masas molecular l. Elucidación de la estructura de las moléculas orgánicas y biológicas 2. Determinación de la masa molecular de péptidos, proteínas y oligonucleótidos 3. Identificación de componentes en cromatogramas de capa fina y papel 4. Determinación de secuencias de aminoácidos en muestra de polipéptidos y proteínas 5. Detección e identificación de especies separadas por cromatografía y electroforesis capilar 6. Identificación de drogas de abuso y metabolitos de drogas de abuso en sangre, orina y saliva 7. Monitoreo de los gases en la respiración del paciente durante la cirugía 8. Pruebas de la presencia de drogas en sangre en caballos de carrera y en atletas olímpicos 9. Datación de especímenes arqueológicos 10. Análisis de partículas de aerosol 11. Determinación de residuos de plaguicidas en los alimentos 12. Monitoreo de especies orgánicas volátiles en suministros de agua '