Instrumentos

 

Ion trap - Espectroscopia e reatividade em solução e fase gasosa

O espectrômetro Ion trap, assim como todo espectrômetro de massas, diferencia espécies químicas pela relação massa/carga (m/z). Esses instrumentos utilizam somente campos elétricos para aprisionar os íons no interior da armadilha. Após aprisionados, esses íons podem ser manipulados, fragmentados por colisão e ejetados. A detecção das espécies acontece através da efetiva extração dos íons do interior da armadilha de íons e a contagem por detectores colocados fora da armadilha. É um equipamento mais rápido em comparação ao FT-ICR, mas perde em resolução.
No caso específico do modelo em processo de instalação no laboratório, que será o instrumento central do nosso grupo, contaremos com uma fonte de eletrospray para a geração de íons, um aparato para realização de reação íon-molécula e uma armadilha de íons modificada para possibilitar a entrada de radiação laser.
A fonte de eletrospray permite que muitos outros íons sejam utilizados para o estudo que não poderiam ser realizados no FT-ICR. Além disso, essa fonte permite que intermediários reativos, que não poderiam ser estudados em solução por possuírem curto tempo de vida, sejam extraídos e estudados em fase gasosa.
O aparato de reações consiste em um sistema adequado para introduzir reagentes neutros no Ion Trap. Esse fluxo de reagentes é incorporado no fluxo de He utilizado no instrumento e permite que estudos cinéticos similares aos conduzidos no FT-ICR sejam realizados no Ion trap.
A modificação para a entrada do laser é a principal característica desse instrumento, o tronando único no Brasil e com poucos “irmãos” espalhados pelo mundo. Com essa modificação podemos irradiar, com uma frequência monocromática no infravermelho, os íons aprisionados. De forma semelhante a outras fragmentações, a energia vibracional fornecida pelo laser causará a fragmentação dos íons no interior da armadilha de íons. Essa fragmentação pode ser quantificada em função da frequência da radiação infravermelha. Monitorando a eficiência de fragmentação com relação à frequência da radiação podemos construir um espectro infravermelho, já que a fragmentação será proporcional à energia absorvida. Essa técnica, chamada de espectroscopia IRMPD permite que, além de monitorar a relação m/z dos íons, seja possível ter um espectro vibracional e identificar a conformação em que os íons se encontram e elucidar a natureza de isômeros - espécies que possuem a mesma relação m/z.
Através do uso sinérgico das fontes de íons, aparato de reações na fase gasosa e espectroscopia IRMPD, podemos extrair diretamente da solução intermediários reativos, avaliar sua natureza e equilíbrio conformacional e submeter espécies a estudos cinéticos. Estas capacidades serão utilizadas para a condução de estudos de sistemas catalíticos quirais e de sistemas importantes para a química sintética, como “building blocks” e ligantes diversos. Para saber mais, confira os projetos em andamento em nosso grupo.
Esse instrumento é uma plataforma para estudo de processos em solução e fase gasosa e está disponibilizado como instrumento multiusuário 2015/08539-1 como parte do Processo FAPESP 2014/15962-5. Para requisitar o seu uso e conhecer as regras de utilização, utilize o formulário específico que pode ser encontrado em nossa página ou entre em contato diretamente com nosso grupo.

 

Mobilidade Iônica acoplada à Espectrometria de Massas

O sistema de mobilidade iônica acoplada à espectrometria de massas (IMS-MS) é composto por duas partes principais: i) o espectrômetro de massas (MS) e, ii) o dispositivo de espectrometria de mobilidade iônica de forma de onda assimétrica de alto-campo (FAIMS).
O MS comercial é um instrumento de alta sensibilidade com capacidade de realizar experimentos de MS-MS. MS-MS permite que íons selecionados sejam fragmentados em íons produtos, fazendo com que a identificação de compostos mais correta e facilitando a caracterização estrutural. Este sistema MS é equipado com uma fonte eletrospray (ESI) padrão e compatível com outras fontes API.
O dispositivo FAIMS consiste em um par de eletrodos que filtram os íons a temperatura ambiente em frente a entrada do espectrômetro de massas. A separação ocorre por diferença de mobilidades (K) em campos elétricos altos e baixos.
A mobilidade iônica diferencial é muito menos correlacionada à massa do íon que a mobilidade absoluta, resultando em uma ortogonalidade muito maior entre as dimensões de separação do FAIMS e do MS. Isso permite que a FAIMS acoplada a MS obtenha uma resolução substancialmente melhor que IMS linear de mesmo poder de resolução, permitindo uma melhor separação de isômeros.
Portanto, o sistema IMS-MS permite a diferenciação de espécies isobáricas que não podem ser diferenciadas somente pelo valor de m/z ou padrão de fragmentação, permitindo o estudo de reações de polimerização, metabolitos, fármacos e outras biomoléculas. Para saber mais, confira os projetos em andamento em nosso grupo.
Esse instrumento é uma plataforma para estudo de processos em solução e fase gasosa e está disponibilizado como instrumento multiusuário 2022/00498-8 como parte do Processo FAPESP 2021/06726-0. Para requisitar o seu uso e conhecer as regras de utilização, utilize o formulário específico que pode ser encontrado em nossa página ou entre em contato diretamente com nosso grupo.

 

Fontes de radiação

Nosso laboratório conta com um laser de CO2 contínuo sintonizável e um sistema OPO-OPA pulsado no infravermelho na faixa de 2000-4000 cm-1. Uma breve descrição da operação e especificação do OPO-OPA pode ser encontrada no site do grupo de pesquisa do Prof. Mark Johnson em Yale. Essas fontes de radiação permitem que se cubra uma faixa de operação no infravermelho extensa, o que aumenta a capacidade de elucidação por espectroscopia IRMPD e permite que experimentos de dois fótons sejam realizados. Faz parte do projeto de pesquisa do grupo a atualização do OPO-OPA com outros estágios que permitam a expansão do seu intervalo de cobertura. A utilização de fontes de radiação na faixa do “fingerprint” é comumente necessária e é feita utilizando lasers de elétrons livres interfaceados a aceleradores de partículas lineares como CLIO e FELIX.