Abstract:

Die Atmospheric Pressure Laser Ionization (APLI; Laserionisation bei Atmosphärendruck) ist eine ultrasensitive und selektive Ionisationsmethode. Die Selektivität kann als Vor- aber auch als Nachteil angesehen werden. Vorteilhaft ist, dass viele Bestandteile der Matrix keinen negativen Einfluss auf diese Analysenmethode haben, weil diese durch die Selektivität nicht erfasst werden. Ein großer Nachteil ist jedoch, dass nur aromatische Moleküle für die APLI zugänglich sind und deshalb diese sehr empfindliche Ionisationsmethode nicht universell einsetzbar ist. Um diese große Einschränkung zu überwinden, wurden in Vorarbeiten einige Derivatisierungslabel für die HPLC-APLI-(ToF)MS vorgestellt. Die vorgestellten Derivatisierungsstrategien deckten die gängigen funktionellen Gruppen organischer Moleküle ab. In der vorliegenden Arbeit werden die Schwächen der bisher bekannten Label für die APLI herausgearbeitet und diskutiert. Eines der Probleme ist die hohe Fragmentierungswahrscheinlichkeit derivatisierter Analyte, das zweite Problem ist die schlechte Eignung für die GC-APLI. Nicht alle untersuchten Analyte waren nach der Derivatisierung GC-gängig. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird eine neue Grundstruktur für APLI-Marker entwickelt. Ausgehend von dieser Grundstruktur werden anschließend eine Vielzahl verschiedener APLI-Derivatisierungsreagenzien synthetisiert. Mit diesen neuen Derivatisierungsmarkern können Amine, Alkohole und Carbonsäuren jeweils auf mehrere Weisen derivatisiert werden. Die neuen APLI-Label erweitern so den Einsatz der APLI wirkungsvoll auf nicht aromatische Verbindungen und geben pro funktionelle Gruppe mehrere Derivatisierungsstrategien bzw. Derivatisierungsmöglichkeiten. Die Einführung verschiedener Label für jede der oben genannten funktionellen Gruppe erlaubt es, die Derivatisierungsreaktion flexibler auf die Matrix und den Analyten anzupassen und macht so die APLI universeller. Die Reaktivität der hier vorgestellten APLI-Derivatisierungsreagenzien wird zunächst diskutiert und anschließend an Modellanalyten praktisch vorgeführt. In dieser Arbeit werden zwei Marker für Alkohole vorgestellt. Als funktionelle Gruppe zur Kopplung an Alkohole kommen einmal eine Carbonsäure und einmal ein Säurechlorid zum Einsatz. Beide Marker eignen sich auch für Amine. Zusätzlich wird für Amine noch ein Aktivester für deren Derivatisierung vorgestellt. Carbonsäuren werden mit drei APLI-Label derivatisiert. Die funktionellen Gruppen sind dabei ein Alkohol, ein Aminhydrochlorid und ein Tosylester. Alle Marker werden zur Derivatisierung von Standards benutzt und so ihre Leistungsfähigkeit vorgeführt. Darüber hinaus werden Amine und Carbonsäuren in Urin als komplexe Matrix derivatisiert und analysiert. Die Derivatisierungsprodukte werden mittels GC und HPLC von den Matrixbestandteilen und den überschüssigen Derivatisierungsreagenzien abgetrennt, mittels APLI ionisiert und anschließend massenspektrometrisch untersucht. Die Ergebnisse belegen die Leistungsfähigkeit der APLI. Nachweisgrenzen weniger Picomol pro Liter sind möglich. Das ermöglicht Analysen von wenigen Attomol Gesamtmenge Analyt. Weiter werden einige Vorversuche gezeigt, welche in dieser Arbeit zwar nicht erfolgreich verliefen, aber großes Potential haben, weitere funktionelle Gruppen für das Labeln mit APLI-Markern zugänglich zu machen. Zum Schluss werden Versuche gezeigt, welche belegen, dass ein kleinerer und preisgünstiger Laser zwar prinzipiell für den Einsatz in der GC-APLI denkbar ist, allerdings nicht ohne weiteres in den in dieser Arbeit verwendeten Geräteaufbau implementiert werden kann. Um den kleineren Laser nutzen zu können, müsste die hier verwendete GC-Transferline umgebaut werden.