METODI DI SPETTROMETRIA DI MASSA E DI SEPARAZIONE DI MOLECOLE ORGANICHE
Anno accademico 2018/2019 - 1° anno - Curriculum Biologia cellulare e molecolareCrediti: 6
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 98 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 24 di esercitazione
Semestre: 2°
ENGLISH VERSION
Obiettivi formativi
lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti i principi 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.
ll laureato in BSCM, con l’insegnamento di METODI DI SPETTROMETRIA DI MASSA E DI SEPARAZIONE DI MOLECOLE ORGANICHE amplia ed approfondisce le conoscenze di base nei settori di ambito affine e integrativo, acquisite con la laurea di primo livello. Matura, inoltre, una comprensione integrata dei fenomeni biologici e una preparazione scientifica avanzata a livello chimico/biochimico ed ecologico/ambientale.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali con esercitazioni in aula
Prerequisiti richiesti
Conoscenza della chimica organica di base.
Frequenza lezioni
Obbligatoria
Contenuti del corso
Tecniche di isolamento e di separazione Liofilizzazione. Estrazione con solventi. Decolorazione. Filtrazione. Essiccamento di soluzioni organiche. Distillazione a pressione atmosferica. Distillazione frazionata. Distillazione a pressione ridotta con evaporatore rotante. Cromatografia: di ripartizione gas-liquido (GC), di adsorbimento liquido-solido, a esclusione dimensionale (SEC), di affinità, su strato sottile (TLC), ad alta prestazione (HPLC) in fase normale, inversa e fasi chirali. Strumentazione e struttura delle fasi stazionarie per le varie tecniche cromatografiche. Calcolo dell’Rf, del fattore di separazione e del fattore di risoluzione. Esempi di applicazioni a sostanze naturali e farmaci. Spettrometria di Massa Cos’è la Spettrometria di Massa. Schema a blocchi di uno strumento. Lo spettro di massa. Tecniche di ionizzazione e tipi di analizzatori. Analizzatori magnetici e potere risolutivo. Masse nominali e masse esatte. Picchi isotopici. Ionizzazione per impatto elettronico (EI). Origine dello ione molecolare e degli ioni frammento. Principali tipi di frammentazioni in spettrometria di massa per EI. Esercizi. Ionizzazioni per desorbimento: ionizzazione laser assistita da matrice (MALDI) e ionizzazione per elettronebulizzazione (ESI). Analizzatori quadrupolari, a trappola ionica e a tempo di volo. Accoppiamenti gas-cromatografia/spettrometria di massa (GC-MS) e cromatografia ad alta pressione/spettrometria di massa (LC-MS). Esempi di applicazioni della spettrometria di massa nella caratterizzazione e nella identificazione di proteine mediante approcci proteomici.
Testi di riferimento
1.R. Cozzi, P. Protti, T. Ruaro, ANALISI CHIMICA STRUMENTALE, Zanichelli, 2001
2. J. H. Gross, MASS SPECTROMETRY- A Textbook, Springer 2011
3. F.W. McLafferty, INTERPRETATION OF MASS SPECTRA University Science Books1980
4. K.A. Rubinson, J.F. Rubinson, Chimica analitica strumentale, 1a ed.,Bologna, Zanichelli, luglio 2002. ISBN 88-08-08959-2
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | *Principi generali di spettrometria di massa. Sorgente a ionizzazione elettronica (EI). Efficienza di ionizzazione. Analizzatori a settore magnetico. | |
| 2 | *Risoluzione. Calibrazione dell’asse delle masse. Analizzatori a doppio fuoco. Alta risoluzione. | |
| 3 | *Ione molecolare e picchi isotopici. Massa nominale, massa isotopica e massa media ponderale. Composizione isotopica dei principali elementi. | |
| 4 | * Principi generali di frammentazione. Teoria del quasi-equilibrio. Classificazione delle reazioni di frammentazione. Frammentazione di composti che non contengono insaturazioni o eteroatomi. | |
| 5 | * Scissione alfa. Scissione induttiva. Scissione di composti ciclici. Riarrangiamenti. | |
| 6 | * Frammentazioni tipiche delle più comuni classi di composti organici. | |
| 7 | * Analizzatori a tempo di volo. La sorgente ESI. La sorgente di ionizzazione MALDI. | |
| 8 | *Analizzatori a quadrupolo e a trappola ionica. Spettrometria di massa tandem. | |
| 9 | *Teoria della separazione cromatografica: migrazione differenziale degli analiti. Allargamento della banda cromatografica: percorsi multipli, diffusione longitudinale, trasferimenti di massa in fase mobile, in fase mobile stagnante e in fase stazionaria. | |
| 10 | * Concetti di ritenzione e fattore di capacità, efficienza e piatto teorico, selettività, risoluzione, simmetria dei picchi. Equazione di Van Deemter. Allargamenti del picco cromatografico non dovuti alla colonna. | |
| 11 | *Classificazione delle tecniche cromatografiche: la cromatografia liquida. Cromatografia liquida su colonna a bassa (LPC) e alta pressione (HPLC). Descrizione di un sistema cromatografico a pressione atmosferica e di un cromatografo ad alta pressione. | |
| 12 | *Il sistema di iniezione (“loop”). Le pompe: a siringa, reciprocante a singolo pistone e a doppio pistone. Smorzatori delle pulsazioni (dampers). Sistemi di mescolamento a bassa e ad alta pressione. Tipi di gradiente. | |
| 13 | *Gli eluenti per HPLC. Caratteristiche delle fasi stazionarie utilizzate in HPLC. Sistemi di rivelazione per cromatografia liquida; caratteristiche dei rivelatori: limite di rivelabilità (LOD), intervallo dinamico di linearità (LDR). | |
| 14 | *Rivelatori nella cromatografia liquida: UV-Vis, a serie di diodi, a indice di rifrazione e a fluorescenza. | |
| 15 | Cromatografia liquida ad alte prestazioni in fase normale e inversa (RP-HPLC): principi del metodo; fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. | |
| 16 | *Cromatografia ad esclusione molecolare: principi del metodo; fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. | |
| 17 | *Cromatografia a scambio ionico: principi del metodo; fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. | |
| 18 | Cromatografia di affinità: principi del metodo; fasi stazionarie ed eluenti utilizzati. | |
| 19 | *Gascromatografia. Il gascromatografo. Gascromatografia di adsorbimento (GSC) e di ripartizione (GLC). Colonne capillari e impaccate. Gas di trasporto. | |
| 20 | Fasi stazionarie solide e liquide. Criteri per la scelta della fase stazionaria. Rivelatori in gascromatografia. | |
| 21 | *Interfacciamento GC/MS e HPLC/MS. |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame orale
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Le domande di esame vertono su tutti gli argomenti trattati nelle lezioni