CROMATOGRAFIA E SPETTROMETRIA DI MASSA DI COMPOSTI ORGANICI

Il Corso ha lo scopo di fornire agli studenti gli aspetti teorici e applicativi di:

- metodi cromatografici al fine di un loro utilizzo per la separazione e purificazione di composti organici;

- spettrometria di massa (MS);

- utilizzo accoppiato di tecniche separative (GC, LC) con la MS;

- uso della MS nella determinazione della struttura di composti organici.

Lezioni frontali con esercitazioni in aula.

Conoscenza della chimica organica di base.

Obbligatoria

CROMATOGRAFIA

Teoria della separazione cromatografica.

Ritenzione (tempo di ritenzione e volume di ritenzione). Fattore di capacità. Selettività, risoluzione, simmetria dei picchi. Efficienza e piatto teorico. Migrazione differenziale degli analiti e allargamento della banda cromatografica: percorsi multipli (effetto Eddy), diffusione longitudinale, trasferimenti di massa in fase mobile, in fase mobile stagnante e in fase stazionaria. Equazione di Van Deemter. Allargamenti del picco cromatografico non dovuti alla colonna.

Classificazione delle tecniche cromatografiche:

La cromatografia liquida di adsorbimento (liquido/solido, LS). Cromatografia liquida su colonna a bassa pressione (LPC) e su strato sottile (TLC). Descrizione di un sistema cromatografico a pressione atmosferica.

Cromatografia liquida su colonna ad alta pressione (HPLC). Caratteristiche delle fasi stazionarie utilizzate in HPLC in fase normale (liquido/solido) e inversa (RP-HPLC, liquido/liquido).

Descrizione di un sistema cromatografico ad alta pressione. Il sistema di iniezione (“loop”). Le pompe: a siringa, reciprocante a singolo pistone e a doppio pistone. Smorzatori delle pulsazioni (“dampers”).

Gli eluenti per HPLC: proprietà fisiche, forza e selettività. Preparazione della fase mobile: disidratazione, filtrazione e degasaggio. Preparazione del campione. Fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. Esempi di separazione di composti organici mediante HPLC in fase normale e inversa. Ottimizzazione dei metodi cromatografici.

Sistemi di rivelazione per cromatografia liquida: caratteristiche dei rivelatori (limite di rilevabilità, LOD, e intervallo dinamico di linearità, LDR). Tipi di rivelatori: UV-Vis, a serie di diodi, ad indice di rifrazione, a fluorescenza. Spettrometro di massa.

Cromatografia ad esclusione molecolare. Principi del metodo; fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. Esempi di separazione di biopolimeri.

Cromatografia a scambio ionico. Principi del metodo; fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. Esempi di separazione di composti organici: l’analizzatore di amminoacidi. Derivatizzazione post-colonna degli amminoacidi con ninidrina.

Cromatografia di affinità. Principi del metodo; fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. La cromatografia di affinità colorante-proteina per la purificazione delle proteine.

Gascromatografia. Descrizione di un sistema gascromatografico. Gascromatografia di adsorbimento (GSC) e di ripartizione (GLC). Colonne capillari e impaccate. Gas di trasporto. Fasi stazionarie solide e liquide. Criteri per la scelta della fase stazionaria.

Rivelatori in gascromatografia: a termoconducibilità, a ionizzazione di fiamma, a fiamma alcalina, a cattura di elettroni. Spettrometro di massa.

SPETTROMETRIA DI MASSA

Principi operativi.

La sorgente per ionizzazione elettronica. Principi di funzionamento

Analizzatore a settore magnetico. Risoluzione. Analizzatori a settore magnetico ed elettrostatico. Alta risoluzione. Massa nominale, massa esatta, massa monoisotopica, massa molecolare relativa. Massa esatta e determinazione delle formula molecolare

Ione molecolare e picchi isotopici. Criteri per l’individuazione dello ione molecolare. Informazioni deducibili dallo ione molecolare e picchi isotopici. Regola dell’azoto.

Principi di frammentazione ed interpretazione degli spettri di massa per EI . Teoria del quasi equilibrio. Classificazione delle reazioni di frammentazione. Scissioni semplici e riarrangiamenti. Localizzazione della carica. Criteri per valutare l’intensità degli ioni frammento.

Frammentazione di molecole organiche non funzionalizzate a basso peso molecolare. Frammentazioni di composti che contengono insaturazioni o eteroatomi. Scissione alfa Processo promosso dal sito radicalico). Scissione induttiva (processo promosso dal sito carico). Frammentazioni di composti ciclici. Riarrangiamenti. Frammentazioni tipiche delle principali classi di composti organici.

La sorgente per desorbimento/ionizzazione laser assistito da matrice (MALDI). Principi di funzionamento. Matrici MALDI. Preparazione del campione. Calibrazione.

Analizzatore a tempo di volo. Principi di funzionamento. Aumento della risoluzione: delayed extraction e ion reflector.

La sorgente electrospray. Principi di funzionamento. Formazione e trasferimento degli ioni nella sorgente electrospray.

La sorgente a ionizzazione chimica a pressione atmosferica (APCI). Principi di funzionamento.

Analizzatore quadrupolare. Principi di funzionamento.

Trappole ioniche. Principi di funzionamento.

Spettrometria di massa tandem nello spazio e nel tempo.

Interfacciamento gascromatografia/MS (GC/MS) e cromatografia liquida ad alte prestazioni/MS (HPLC/MS).

Il materiale didattico è disponibile su Studium al seguente link http://studium.unict.it

Esame orale

Le domande vertono sugli argomenti trattati durante le lezioni