Mass spectrometry of non-polar polymers  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
101850
Type K
Principal investigator Kéki, Sándor
Title in Hungarian Apoláros polimerek lágyionizációs tömegspektrometriája
Title in English Mass spectrometry of non-polar polymers
Keywords in Hungarian poliizobutilén, polisztirol, tömegspektrometria, APPI, DART
Keywords in English polyisobutylene, polystyrene, mass spectrometry, APPI, DART
Discipline
Macromolecular Chemistry and Material Sciences (organic chemistry) (Council of Physical Sciences)90 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)10 %
Ortelius classification: Instrumental analysis
Panel Natural Sciences Committee Chairs
Department or equivalent Department of Applied Chemistry (University of Debrecen)
Participants Antal, Borbála
Árpád, István
Czifrák, Katalin
Deák, György
Kuki, Ákos
Lakatos, Csilla
Nagy, Lajos
Nagy, Miklós
Rácz, Dávid
Zsuga, Miklós
Starting date 2012-01-01
Closing date 2016-06-30
Funding (in million HUF) 20.000
FTE (full time equivalent) 9.46
state closed project
Summary in Hungarian
Kutatásaink során kis molekulatömegű (Mn=500-5000 Da), változatos szerkezetű és funkcionalitású poliizobutilének (PIB) lágyionizációs, atmoszférikus nyomású fotoionizációs (APPI) és valós idejű közvetlen analízis (DART) tömegspektrometriás vizsgálatát tervezzük. A poliizobutilén teljesen apoláros jellegéből következően kiváló modellvegyületként szolgál más apoláros polimerek (polietilén, polipropilén) tömegspektrometriás vizsgálatához. Ezen vegyületek nem, vagy csak nagyon nehezen vizsgálhatóak más tömegspektrometriás módszerekkel, pl. MALDI, ESI. A PIB-eket élő kationos polimerizációval, szűk molekulatömeg tartományban állítjuk elő változatos szerkezettel lineáris monofunkcióstól, többágú csillag alakú multifunkciósig bezárólag. Polimeranalóg reakciókkal a gyakorlati felhasználás szempontjából fontos végcsoportokkal látjuk el őket (karboxil, olefin, azid, alkin epoxi, stb.). Kutatásaink során tömegspektrometriás módszert fejlesztünk ki ezen PIB-ek minél nagyobb hatékonyságú detektálására és szerkezetigazolására. A kis molekulatömegű termékeket DART módszerrel is tanulmányozzuk. Vizsgáljuk az ionizáció hatásfokát a molekulatömeg, a szerkezet és a funkciós csoportok száma és minősége függvényében. A pontos szerkezetfelderités érdekében MS/MS méréseket végzünk. Vizsgáljuk a szerkezet és a funkciós csoportok hatását a fragmensionok képződésre. Meghatározzuk a survival yield görbéket a molekulatömeg függvényében. A vizsgálatokat optimalizáljuk és kiterjesztjük más fontos apoláros polimerek tömegspektrometriás meghatározására.
Summary
The soft ionization mass spectrometric (MS) study including Atmospheric Pressure Photoionization (APPI) and Direct Analysis in Real Time DART of low molecular weight polyisobutylenes (PIB, Mn=500-5000 Da) with various structures and functionality (Fn) is to be carried out. Low molecular weight PIBs due to their hydrophobic nature are perfect model compounds for the investigation of largely apolar polymers like polyethylene and polypropylene which are not suitable to MS analysis due to the lack of effective site for ionization. PIBs will be prepared by living cationic polymerization using a variety of aliphatic and aromatic initiators resulting in a various structure from linear to multiarm star polymers with mono, di and/or multifunctionality. The functionality of the PIBs prepared will be converted in polymer analogue reactions to functional groups of great practical interest, such as carboxyl, olefin, azide, alkine, epoxy, etc..
A high efficiency mass spectrometric method is to be developed for the detection and structure determination of the model PIB derivatives. The ionization efficiency as a function of structure, Mn, number and quality of the end-groups will be studied. MS/MS measurements will be carried out to completely map the structure of the polymers especially the multiarm ones which is not possible by other means. The effect of structure and functionality on the formation of fragment ions will be determined. Survival yield curves will be recorded as a function of Mn and Fn. These methods will be extended and optimized for the MS study of other important non-polar polymers.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Munkánk során tömegspektrometriás módszerek alkalmazhatóságát terjesztettük ki apoláris polimerekre. Bizonyítottuk, hogy a DART és ESI ionforrások alkalmasak apoláris poliizobutilén és származékai ionizációjára. Megállapítottuk, hogy DART ionforrás használatával negatív ionmódban az intakt polimer vizsgálható, míg pozitív ionmódban azok fragmentációja alapján szerkezeti információk nyerhetőek. Meghatároztuk, hogy ESI ionforrásban [M+Cl]- [M+NO3]- addukt ionok képződnek. Kimutattuk, hogy az ESI esetében az ionizációhoz szükség van poláris oldószer jelenlétére. Kifejlesztettünk egy ütközési modellt a kvadrupól típusú ütközési cellában lejátszódó fragmentációs folyamatok aktiválási energiájának becslésére. Ezt felhasználtuk poliéterek és diszacharidok tanulmányozására. Emellett vizsgáltuk poliéterek tandem tömegspektrometriás viselkedését és csillag alakú polimerek karhosszúság szerinti eloszlását. Vizsgálatainkat kiterjesztettük biológiailag fontos molekulákra. Meghatároztuk aflatoxinok és noszkapin származékok fragmentációs útvonalát. A noszkapin esetében tandem tömegspektrometriás módszert dolgoztunk ki a sztereoizomerek megkülönböztetésére. Megállapítottuk, hogy a DART ionforrás alkalmas dohányfüst és dohányfüst-maradék tanulmányozására. Megvizsgáltuk diizocianátok reakciójának kinetikáját alkoholokkal és poliéterekkel, HPLC, ESI és MALDI technikákkal.
Results in English
We have extended the applicability of soft ionization mass spectrometric methods to non-polar polymers. We proved that the DART and ESI ion sources are suitable for the ionization of non-polar polyisobutylene and its derivatives. It was found that using the DART ion source in negative mode intact polymers can be examined, while in positive ionmode structural information can be gained from fragmentation. It was determined that in the ESI ion source [M+Cl]- and [M+NO3]- adduct ions are formed. It was pointed out that ionization in ESI requires the presence of polar solvents. We have developed a model for the estimation of activation energy of fragmentation processes occurring in quadrupole-type collision cells and was used to study polyethers and disaccharides. In addition the tandem mass spectrometric behavior of polyethers and the arm length distribution of star-shaped polymers we also studied. Our investigations were extended to biologically important molecules. The fragmentation route of aflatoxins and noscapine derivatives were mapped. For noscapine we developed a method to distinguish its stereoisomers by tandem mass spectrometry. We found that the DART ion source is suitable for the study of tobacco smoke residues. We also investigated the kinetics of the reaction of diisocyanates with alcohols and polyethers.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101850
Decision
Yes





 

List of publications

 
T. Nagy, B. Antal, A. Dékány-Adamoczky, J. Karger-Kocsis, M. Zsuga, S. Kéki: Uncatalyzed reactionc of 4,4'-diphenylmethane-diisocyanate witk polymer polyols as revealed by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectromtry, Royal Society of Chemistry Advances, 6, 47023-47032, 2016
T. Nagy, L. Nagy, Gy. Deak, Á. Kuki, M. Purgel, M. Narmandakh, B. Iván, Z. Zsuga, S. Kéki: Application of electrospray ionization mass spectrometry for the characterization of non-polar polymers, I. Young Researchers' International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, Romania, 2016
B. Antal, Á. Kuki, L. Nagy, T. Nagy, M. Zsuga, S. Kéki: Toxic compounds in textiles identified by direct analysis in real time mass spectrometry (DART-MS), I. Young Researchers' International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, Romani, 2016
Sándor Kéki, Lajos Nagy, Tibor Nagy, György Deák, Ákos Kuki, Mijid Narmandakh, Béla Iván, Miklós Zsuga: Challenges in the mass spectrometry of polyisobutylenes, WORLD CONGRESS ON LIVING POLYMERIZATIONS AND POLYMERS (LPP16) 29 May-3 June, Budapest, Hungary, 2016
Nagy Tibor: Mono és dimer addukt ionok felhasználása apoláris polimerek és királis molekulák MS szerkezetvizsgálatára, DEA, 2016
Shemirani, Ghazaleh: Collision Induced Dissociation Study of Polyethers, DEA, 2016
Borbála Antal, Ákos Kuki, Lajos Nagy, Tibor Nagy, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Rapid detection of hazardous chemicals in textiles by direct analysis in real time mass spectrometry (DART-MS), Analytical Bioanalytical Chemistry, 1-10, 2016
Lajos Nagy; Tibor Nagy; György Deák; Ákos Kuki; Mihály Purgel; Mijid Narmandakh; Béla Iván; Miklós Zsuga; Sándor Kéki: Can Nonpolar Polyisobutylenes be Measured by Electrospray Ionization Mass Spectrometry? Anion-Attachment Proved to be an Appropriate Method, Journal of The American Society for Mass Spectrometry, 27(3), 432-442, 2016
Banerjee, Sanjib; Tripathy, Ranjan; Cozzens, David; Nagy, Tibor; Keki, Sandor; Zsuga, Miklos; Faust, Rudolf: Photoinduced Smart, Self-Healing Polymer Sealant for Photovoltaics, ACS Applied Materials & Interfaces, 7(3), 2064-2072, 2015
Nagy, Tibor; Antal, Borbala; Czifrak, Katalin; Papp, Ildiko; Karger-Kocsis, Jozsef; Zsuga, Miklos; Keki, Sandor: New insight into the kinetics of diisocyanate-alcohol reactions by high-performance liquid chromatography and mass spectrometry, Journal Of Applied Polymer Science, 132(25), 42127, 2015
Ghazaleh Shemirani, Ákos Kuki, Lajos Nagy, Tibor Nagy, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Electrospray ionization tandem mass spectrometry of the star-shaped propoxylated diethylenetriamine polyols, Journal of Mass Spectrometry, 50(7), 914–917, 2015
Lajos Nagy, Tibor Nagy, György Deák, Ákos Kuki, Borbála Antal, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Direct analysis in real time mass spectrometry (DART-MS) of highly non-polar low molecular weight polyisobutylenes, Journal of Mass Spectrometry, 50(9), 1071–1078, 2015
Antal Borbála, Kuki Ákos, Nagy Lajos, Nagy Tibor, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: A római kömény, a fűszerkömény és az édeskömény gyors elemzése valós idejű közvetlen analízis alkalmazásával, XXI. Nemzetközi vegyészkonferencia, Csíksomlyó, Románia (szeptember 23-27.), 2015
Nagy Lajos, Nagy Tibor, Deák György, Kuki Ákos, Antal Borbála, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Kis molekulatömegű apoláros polimerek vizsgálata DART ionizációs körülmények között, XXI. Nemzetközi vegyészkonferencia, Csíksomlyó, Románia (szeptember 23-27.), 2015
Nagy Tibor, Kuki Ákos, Nagy Lajos, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Az ötkarú propoxilált dietilén triamin kareloszlásának meghatározása tandem tömegspektrometriás módszerrel, XXI. Nemzetközi vegyészkonferencia, Csíksomlyó, Románia (szeptember 23-27.), 2015
Antal Borbála, Kuki Ákos, Nagy Lajos, Nagy Tibor, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Zellerfélék gyors elemzése valós idejű közvetlen analízis (DART-MS) alkalmazásával, Tömeg-spektrometriai Szakmai Nap, Budapest, (november 24.), 2015
Nagy Tibor, Nagy Lajos, Deák György, Kuki Ákos, Antal Borbála, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Kis molekulatömegű poliizobutilének vizsgálat a DART-MS módszerrel, Tömegspektrometriai Szakmai Nap, Budapest, (november 24.), 2015
Ákos Kuki, Izabella Irsai, Lajos Nagy, Ghazaleh Shemirani, Cornelia Majdik, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: In-source collision induced dissociation study of polyethers cationized by alkali metal ions, Int. J. Mass Specrom. 334, 38-42, 2013
Katalin Tóth, Lajos Nagy, Attila Mándi, Ákos Kuki, Miklós Mézes, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Collision-induced dissociation of aflatoxins, Rapid Commun. Mass Spectrom, 27(4), 553-559, 2013
Kéki S., Zsuga M., Kuki A.: Theoretical size distribution in linear step-growth polymerization for a small number of reacting species, J. Phys. Chem. B. 117(15), 4151-4155, 2013
Nagy L., Kuki Á., Nagy T., Mándi A., Deák G., Nagy M., Batta G., Zsuga M., Kéki S.: Collision-induced dissociation study of isosilychristin, a constituent of Silymarin, Rapid Commun. Mass Spectrom. 27(12), 1413-1416, 2013
Kuki A., Shemirani G., Nagy L., Antal B., Zsuga M., Kéki S.: Estimation of Activation Energy from the Survival Yields: Fragmentation Study of Leucine Enkephalin and Polyethers by Tandem Mass Spectrometry, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 24(7), 1064-1071, 2013
Kuki, A.; Nagy, L.; Nagy, T.; Zsuga, M.; Kéki S.: Arm-length distribution in four-arm star-propoxylated ethylenediamine polyol by tandem mass spectrometry (Letter), Journal of Mass Spectrometry, 48(10), 1125-1127, 2013
Rácz Dávid, Nagy Miklós, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: A poli(izobutilén) gyakorlati alkalmazásai, Műanyag és Gumi, 50(3), 109-113, 2013
Gy. Deak, E. Verner, L. Nagy, L. Lazar, M. Zsuga, S. Keki: Synthesis and Characterization of Carbon-Carbon Double Bond Telechelic PIB-s Having Engineered Molecular Weight, The AcademicDays of Arad, Románia (15-18 May), 2013
L. Nagy, A. Kuki, M. Zsuga, S. Keki: Study of Polyethylene and Polyisobutylene Derivatives under Atmospheric Pressure Chemical Ionization, The AcademicDays of Arad, Románia (15-18 May), 2013
Antal Borbála, Kuki Ákos, ShemiraniGhazaleh, Nagy Lajos, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Poliéterek és a diizodecil-ftalátfragmentáció aktiválási energiájának becslése tandem tömegspektrometria segítségével, XIX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Nagybánya, Románia (2013. november 21-24.), 2013
Deák György, Verner Erika, Lázár László, Nagy Lajos, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Szén-szén kettőskötést tartalmazó telekelikus PIB előállítása és karakterizálása, XIX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Nagybánya, Románia (2013. november 21-24.), 2013
Kuki Ákos, Nagy Lajos, Nagy Tibor, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Négykarú propoxilált etilén-diamin karhosszúság eloszlásának vizsgálata tandem tömegspektrometriával, XIX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Nagybánya, Románia (2013. november 21-24.), 2013
Nagy Lajos, Kuki Ákos, Nagy Tibor, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Poliizobutilén polimerek szukcinsav-anhidriddel képzett származékainak karakterizálása atmoszférikus nyomású fotoionizációs körülmények között, XIX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Nagybánya, Románia (2013. november 21-24.), 2013
Nagy Tibor, Kuki Ákos, Nagy Lajos, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Több kiralitás centrumot tartalmazó vegyület, a noszkapin, izomereinek megkülönböztetése tandem tömegspektrometriás módszerrel, XIX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Nagybánya, Románia (2013. november 21-24.), 2013
Lajos Nagy, Ákos Kuki, Katalin Szabó, Attila Sipos, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Fragmentation study of noscapine derivatives under electrospray conditions, Rapid Communications In Mass Spectrometry, 28(7), 822-828, 2014
Kuki Ákos, Nagy Lajos, Nagy Tibor, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Detection of nicotine as an indicator of tobacco smoke by direct analysis in real time (DART) tandem mass spectrometry (Article), Atmospheric Environment, 100, 74-77, 2015
Tibor Nagy, Ákos Kuki, Borbála Antal, Lajos Nagy, Mihály Purgel, Attila Sipos, Miklós Nagy, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Chiral differentiation of the noscapine and hydrastine stereoisomers by electrospray ionization tandem mass spectrometry, Journal of Mass Spectrometry, 50(1), 240-246, 2015
Ákos Kuki, Lajos Nagy, Katalin E. Szabó, Borbála Antal, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Activation Energies of Fragmentations of Disaccharides by Tandem Mass Spectrometry, Journal of The American Society for Mass Spectrometry, 25(3), 439-443, 2014
Antal Borbála, Kuki Ákos, Nagy Tibor, Nagy Lajos, Purgel Mihály, Sipos Attila, Nagy Miklós, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Az ESI körülmények között képződött noszkapin dimerek fragmentációjának az aktiválási energiájának becslése tandem tömegspektrometriás módszerrel, XX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Kolozsvár, Románia (2014. november 6-9.), 2014
Kuki Ákos, Nagy Lajos, Nagy Tibor, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Dohányfüst és dohányfüst-maradék analízise valós idejű közvetlen analízis ionizációs (DART) tandem tömegspektrometriával, XX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Kolozsvár, Románia (2014. november 6-9.), 2014
Nagy Lajos, Kuki Ákos, Nagy Tibor, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Apoláros polimerek karakterizálása atmoszférikus nyomású fotoionizációs körülmények között, XX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Kolozsvár, Románia (2014. november 6-9.), 2014
Nagy Tibor, Nagy Lajos, Kuki Ákos, Szabó Katalin, Sipos Attila, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: A noszkapin és noszkapin származékok fragmentációjának vizsgálata ESI-MS/MS módszerrel, XX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Kolozsvár, Románia (2014. november 6-9.), 2014
Bernadett Biri, Lajos Nagy, Ákos Kuki, Enikő Rita Tőke, György Deák, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: Collision-induced dissociation study of poly(2-ethyl-2-oxazoline) using survival yields and breakdown curves, J. Mass Spectrom. 48, 16-23, 2013
Ákos Kuki, Izabella Irsai, Lajos Nagy, Ghazaleh Shemirani, Cornelia Majdik, Miklós Zsuga, Sándor Kéki: In-source collision induced dissociation study of polyethers cationized by alkali metal ions, Int. J. Mass Specrom. 334, 38-42, 2013
Deák György, Biri Bernadett, Nagy Lajos, Kuki Ákos, Tőke Enikő Rita, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: A poly(2-ethyl-2-oxazolina) polimer fragmentációjának vizsgálata ütközés indukált disszociáció segítségével, XVIII. Nemzetközi Vegyészkonferencia, Félixfürdő, Románia, november 22-25., 2012
Kuki Ákos, Irsai Izabaella, Nagy Lajos, Shemirani Ghazaleh, Majdik Kornélia, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Alkáli fém ionokkal ionizált poliéterek ionforrásban történő ütközés indukálta disszociációjának vizsgálata, XVIII. Nemzetközi Vegyészkonferencia, Félixfürdő, Románia, november 22-25., 2012
Kalmár-Biri Bernadett: Biológiai jelentőségű vegyületek modern tömegspektrometriai vizsgálata, DEA, 2014
Antal Borbála, Kuki Ákos, Shemirani Ghazaleh, Nagy Lajos, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Poliéterek és a diizodecil-ftalát fragmentáció aktiválási energiájánka becslése tandem tömegspektrometria segítségével, XIX. Nemzetközi vegyészkonferencia, Nagybánya, Románia (november 21-24.), 2013
S. Kéki: Modern Bioanalytical Methods, The Academic Days of Arad, Románia (15-18 May), 2013
Nagy Lajos, Tóth Katalin, Kuki Ákos, Mézes Miklós, Zsuga Miklós, Kéki Sándor: Aflatoxinok ütközés indukált disszociációjának vizsgálata, XVIII. Nemzetközi Vegyészkonferencia, Félixfürdő, Románia (november 22-25.), 2012





 

Events of the project

 
2016-01-13 11:15:04
Résztvevők változása




Back »