Massenspektrometrie

Herbert Budzikiewicz wurde 1933 in Wien geboren, wo er 1959 an der dortigen Universität im Fach Organische Chemie promovierte. 1961 - 1965 war er als Senior Research Associate an der Stanford Univ. (USA) mit dem Aufbau und der Leitung der Abteilung für Massenspektrometrie betraut. 1965 - 1969 verbrachte er an der TU Braunschweig (Habilitation 1966). 1970 wurde er als ordentlicher Professor an das Institut für Organische Chemie der Univ. zu Köln berufen, an welchem er bis zu seiner Emeritierung 1998 verblieb. Er war mehrfach Dekan der Mathematisch- Naturwissenschafl tichen Fakultät. Sein Hauptarbeitsgebiet neben Massenspektrometrie istNaturstoffchemie, insbesondere die Untersuchung von Bakterieninhaltsstoffen. Er ist Autor bzw. Koautor mehrerer Bücher über die Anwendung der Massenspektrometrie zur Strukturanalyse organischer Verbindungen. Mathias Schäfer wechselte nach Chemiestudium und Promotion in Köln im Arbeitskreis von Professor H. Budzikiewicz für einen Forschungsaufenthalt an die Humboldt Universität Berlin. Seit seiner Rückkehr nach Köln (1999) leitet er die Abteilung für Massenspektrometrie des Departments für Chemie der Universität zu Köln. 1998 wurde er mit dem Kurt Alder Preis der Universität Köln ausgezeichnet. Im Juni 2011 erfolgte die Habilitation im Fach Organische Chemie (Privat Dozent). Seine Forschungsinteressen umfassen neben grundlegenden Fragestellungen der Massenspektrometrie auch die Chemie in der Gasphase sowie die Strukturaufklärung von Naturstoffen.

• Vorwort zur 6. Auflage XI Aus dem Vorwort zur 1. Auflage XIIIEinleitung XVTeil I Grundlagen 11 Terminologie 32 Apparative Grundlagen 92.1 Das Einlasssystem 92.1.1 Möglichkeiten der Probeneinführung 92.1.1.1 Indirekte Probeneinführung 102.1.1.2 Direkte Probeneinführung 102.1.1.3 Die Kopplung mit einem Gaschromatographen 112.1.2 Die Probenmenge im Routinebetrieb 112.1.3 Verunreinigungen 112.1.4 Die Veränderung von Proben vor der Ionisierung 142.1.5 Herstellung flüchtigerer Derivate 152.2 Ionenquellen 162.2.1 Ionisierungsverfahren, die zu M+ führen 162.2.1.1 Elektronenionisation 162.2.1.2 Photo- und Laserionisation 172.2.1.3 Feldionisation 172.2.2 Chemische Ionisation 182.2.3 Oberflächenionisation (Desorptionsverfahren) 212.2.3.1 Felddesorption 212.2.3.2 Fast-Atom Bombardment 232.2.3.3 Cf-Plasmadesorption 242.2.3.4 Matrixunterstützte Laserdesorption/-ionisation 242.2.3.5 Desorption Electrospray Ionisation (DESI) und Direct Analysis in Real Time (DART) 242.2.4 Sprayverfahren 262.2.4.1 Elektrospray- und Ionensprayverfahren 272.2.5 Chemische Ionisation und Photoionisation bei Atmosphärendruck 302.2.6 Massenspektrometrie mit einem induktiv gekoppelten Plasma 302.2.7 Spezielle Ionisierungsverfahren für Metalle und anorganische Verbindungen 302.2.7.1 Sekundärionen-Massenspektrometrie und verwandte Techniken 302.2.7.2 Thermoionisation 312.2.7.3 Vakuumentladungen (Funkenionenquellen) 312.3 Analysator 312.3.1 Beschleunigung 312.3.2 Trennung der Ionen 322.3.2.1 Magnetfeldgeräte 322.3.2.2 Flugzeit- (Time of Flight, TOF) -Massenspektrometer 322.3.2.3 Ionenbeweglichkeitsspektrometer 332.3.2.4 Quadrupol-Massenspektrometer (Massenfilter) 332.3.2.5 Quadrupol-Ionenfallen (Quistor, q-Ion Trap) 352.3.2.6 Ionenzyklotronresonanz-Spektrometer 352.3.2.7 Orbitraps 372.3.2.8 Beschleuniger-Massenspektrometer 372.3.2.9 Tandemgeräte 382.3.3 Auflösungsvermögen und Fokussierung 402.4 Registrierung 432.4.1 Technische Durchführung 432.4.2 Ausgabe der Messdaten 452.4.2.1 Gesamtionenstrom 452.4.2.2 Selected-Ion Monitoring 452.4.2.3 Vollständige Massenspektren 472.4.2.4 Die Bestimmung der nominellen Ionenmassen 492.4.2.5 Die Bestimmung der exakten Ionenmasse 492.5 Rechnersysteme 513 Ionenarten 533.1 Das Molekülion 533.2 Fragmentionen 543.3 Mehrfach geladene Ionen 553.4 Quasi-Molekülionen 563.5 Metastabile Ionen 563.6 Tandem-Massenspektrometrie 583.6.1 Grundlagen 583.6.2 Technische Durchführung 623.6.2.1 Sektorfeldgeräte 623.6.2.2 Triplequad-Geräte 633.6.2.3 Stoßaktivierung und Fragmentierung in der Elektrospray-Ionenquelle: In-source oder Skimmer-CID 653.7 Fragmentierungsmuster 653.7.1 Abhängigkeit des Fragmentierungsmusters von der Molekülstruktur 653.7.2 Abhängigkeit des Fragmentierungsmusters von Betriebsparametern 67Teil II Die Auswertung von Massenspektren 734 Die Bestimmung von Molekülmasse und Elementarzusammensetzung 754.1 Molekülmasse 754.2 Die Elementarzusammensetzung einer Verbindung 765 Isotopenanalyse 795.1 Die Berechnung von Isotopenmustern 795.2 Hohe und extrem hohe Massen 815.3 Nachweis und quantitative Bestimmung schwerer Isotope 846 Qualitative und quantitative Analyse von Gemischen 876.1 Vorbemerkungen 876.2 Qualitative Analytik 876.2.1 Mit chromatographischer Trennung 876.2.1.1 GC-Kopplung 876.2.1.2 LC- und CE-Kopplung 886.2.2 Qualitative Analyse ohne vorhergehende chromatographische Trennung 896.3 Quantitative Analytik 917 Bindungsenergien und thermodynamische Daten aus IEund AE-Messungen 958 Die Interpretation der Fragmentierungsmuster organischer Verbindungen 998.1 Symbolik 998.2 Allgemeine Vorbemerkungen 1018.3 Das Konzept der „lokalisierten Ladung“ 1058.4 Typische Zerfalls- und Umlagerungsreaktionen 1078.5 Hinweise zur Interpretation von Spektren 1109 Besprechung einzelner organischer Verbindungsklassen 1159.1 Kohlenwasserstoffe 1159.1.1 Alkane 1159.1.2 Alkene 1179.1.3 Alkine 1189.1.4 Alicyclen 1189.1.5 Aromatische Kohlenwasserstoffe 1189.2 Hydroxyverbindungen 1239.2.1 Aliphatische Alkohole 1239.2.2 Cycloalkanole 1259.2.3 Phenole und Benzylalkohole 1269.3 Ether 1309.3.1 Aliphatische Ether 1309.3.2 Cyclische Ether 1319.3.3 Aromatische Ether 1329.4 Thiole und Thioether 1349.5 Amine 1369.5.1 Aliphatische Amine 1369.5.2 Cycloalkylamine 1389.5.3 Aromatische Amine 1389.6 Halogenverbindungen 1409.6.1 Aliphatische Halogenverbindungen 1409.6.2 Aromatische Halogenverbindungen 1429.7 Nitroverbindungen 1439.8 Aldehyde und Ketone 1449.8.1 Aldehyde 1449.8.2 Aliphatische Ketone 1459.8.3 Cycloalkanone 1479.8.4 Aromatische Ketone 1479.9 Carbonsäuren und Ester 1509.9.1 Aliphatische Säuren und ihre Ester 1509.9.2 Aromatische Säuren und ihre Ester und Amide 1529.10 Koordinationsverbindungen 15510 Beispiele aus dem Naturstoff bereich 15710.1 Aminosäuren und Peptide 15710.2 Zucker 16510.3 Steroide 16910.4 Dopinganalyse 17111 Stereochemische Probleme 17712 Anhang 18112.1 Weiterführende Literatur 18112.1.1 Allgemeine und apparative Grundlagen 18112.1.2 Kopplungstechniken 18112.1.3 Anorganische und Komplexchemie 18212.1.4 Organische Chemie 18212.1.5 Biochemie, Naturstoffe u.ä. 18212.1.6 Enzyklopädie und periodisch erscheinende Literatur 18312.1.7 Spektrensammlungen 18312.2 Englische Fachausdrücke 18412.3 Abkürzungen 18812.4 Ausgewählte Isotopenmassen und -häufigkeiten 19012.5 Umrechnungsfaktoren 19512.6 Lösungen der Aufgaben 19512.7 EI-Massenspektren wichtiger Lösungsmittel und von Hahnfett 21112.8 Literatur 21312.9 Sachregister 219

"Noch immer ist das Buch eine solide Einführung in die massenspektrometrische Strukturaufklärung in der organischen Chemie."Chemiereport (6/2012, 17.10.2012) "kombiniert bewährtes Grundlagenwissen mit den essentiellen Neuentwicklungen."altlasten spektrum (4/2012, 16.08.2012) "Die Massenspektrometrie, mittlerweile eine der wichtigsten analytischen Methoden, konnte in den letzten Jahren durch moderne Varianten neue Anwendungsgebiete erschließen. Die Neuauflage dieser bewährten Einführung trägt dieser Entwicklung Rechnung."Chemische Rundschau "Wichtige Methode der analytischen Chemie. Relativ einfache Einführung, die auch kommerzielle Geräte berücksichtigt. Enthält Aufgaben und Lösungen. Auf breitere studentische Leserschaft ausgerichtet. Auflage stark verändert und aktualisiert."Einkaufszentrale für öffentliche Bibliotheken Im Praxisbezug liegt eine Stärke dieser Einführung: Vielfach finden sich Hinweise auf praktische Schwierigkeiten und Fehlerquellen, zuweilen auch auf falsch verstandene Terminologie; zu Recht wird vor blindem Vertrauen in die elektronisch verarbeitete Datenflut gewarnt.Fazit: Diese Einführung in die Massenspektrometrie ist Anfängern und Nichtexperten zu empfehlen - als knapper Einstieg mit interessanten Lernbeispielen, zum schnellen Nachschlagen und als Einstieg in die weiterführende Literatur.Angewandte Chemie Einer der bekanntesten Spezialisten auf dem Gebiet der Massenspektrometrie hat mit der dritten Auflage seines Buches "Massenspektrometrie - Eine Einführung" einen weiteren Beitrag zu den "Studienbücher der Instrumentellen Analytik" (VCH) geleistet.Zusammengefaßt stellt dieses Buch sicherlich eine wesentliche Einstiegshilfe in die Materie der Massenspektrometrie dar.Österreichische Chemiezeitschrift In die einzelnen Kapitel sind gut ausgewählte Ausgaben eingefügt, deren Lösungen die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes der Massenspektrometrie in konkreten Fällen verdeutlicht.PTB-Mitteilungen ..insgesamt überwiegt aber der positive Gesamteindruck so deutlich, daß ich Anfängern den Kauf des Buches reinen Gewissens empfehlen kann.Nachr. Chem. Tech. Lab. "Das Buch enthält das Rüstzeug, um Massenspektrometrie kennenzulernen, was es für Studenten besonders wertvoll macht."www.organische-chemie.ch: http://www.organische-chemie.ch/index3.htm?http://www.organische-chemie.ch/Buch/3527308229.htm "Massenspektrometrie ist ein solides Lehrbuch für Einsteiger und kann in der Praxis als allgemeines Nachschlagewerk dienen. Da dieses Thema ständig an Bedeutung gewinnt, sollte jeder chemisch orientierte Student dieses preisgünstige Lehrbuch besitzen."www.chemie-online.de "Einen direkt vergleichbaren Titel zum Thema mit ebenso leicht verständlichem, einführenden Charakter gibt es nicht." ekz-Informationsdienst "Das Buch bietet insgesamt einen guten Einstieg in das Thema, indem die wichtigsten Bereiche in kurzer, prägnanter Form dargestellt werden."Lebensmittelchemiker Mitteilungen