Michael Gross zum 75. Geburtstag gewidmet Ambiente Ionisation ·Massenspektrometrie ·Mikrotrçpfchen ·R eaktionskinetik ·Spray-Ionisation
EinführungDie Massenspektrometrie (MS) gewinnt aufgrund ihrer Einsatzmçglichkeiten bei der strukturellen Charakterisierung und ihrer hohen Spezifität, Empfindlichkeit und Geschwindigkeit zunehmend an Interesse. [1] Mittels MS kçnnen Reaktionsverlauf und Kinetik verfolgt, Katalysatoren einem Screening unterzogen [2] und Reaktionsmechanismen durch das Abfangen reaktiver Zwischenprodukte erhellt werden. [3] Besondere Erfolge wurden unter Anwendung der Elektrospray-Ionisation (ESI) und ihrer Va rianten erzielt. [4] Unter Zugriff auf Echtzeit-Strukturdaten haben MS-Untersuchungen komplexer Reaktionssysteme wie metallorganische Reaktionen [3a,n, 5] und Mehrkomponentenreaktionen [6] bisher unbekannte Reaktionswege und mechanistische Details aufgedeckt. So wurde beispielsweise die Hantzsch-Reaktion in Bulklçsung mittels ESI-MS verfolgt, um die Reaktionszwischenprodukte zu identifizieren [6a,7] und um zu zeigen, dass die Synthese von symmetrischen 1,4-Dihydropyridinen (DHPs) bei vier Mçglichkeiten überwiegend dem Diketon-Reaktionsweg folgt. [6b] Diese Informationen wurden mittels ESI-MS durch Versprühen einer Fahne geladener Tr çpfchen eines aliquoten Te ils des Bulkreaktionsgemischs bei Atmosphärendruck erhalten. Unter den in dieser Studie angewendeten Bedingungen wurden die Tr çpfchen schnell in den beheizten Einlass eines Massenspektrometers hineingezogen, wo sie rasch desolvatisiert wurden und ionisierte Komponenten freisetzten, die fürd ie Reaktion im Bulkmedium charakteristisch waren. Interessanterweise wurde bei geänderten Reaktionsbedingungen eine beschleunigte Version der Hantzsch-Reaktion in den im Verlauf der Elektrospray-Ionisation gebildeten Tr çpfchen beobachtet. [8] Durch Mischen der Reagentien und anschließende systematische Vergrçßerung des Abstandes zwischen dem ESI-Emitter und dem Einlass des Massenspektrometers wurde die fürd ie Desolvatisierung der geladenen Mikrotrçpfchen in Luft verfügbare Zeit verlängert, und die mittels MS bei kurzen Abständen verfolgten ionisierten Reagentien wurden wiederum durch Reaktionszwischenprodukte und schließlich durch das Endprodukt abgelçst (Abbildung 1). All diese Die bemerkenswerte Entdeckung,d ass eine Reaktionsbeschleunigung in Lçsungen mit begrenztem Volumen erfolgt, wirft ein augenscheinliches Rätsel auf.Durch Spray-Ionisation gebildete Mikrotrçpfchen kçnnen genutzt werden, um den Verlauf von Reaktionen in der Bulkphase zu verfolgen und außerdem Reaktionen zwischen den Reagentien in solcheiner Reaktion zu beschleunigen. In diesem Kurzaufsatz werden Beschleunigungsphänomene in Trçpfchen und dünnen Filmen vorgestellt und moderne Methoden, die zur Untersuchung beschleunigter Reaktionen in Lçsungen mit begrenztem Volumen und großer Oberfläche angewendet werden, zusammengefasst. Bedingungen, die entweder eine einfache Verfolgung oder eine Beschleunigung bestimmen, werden beim Auftreten von diskontinuierlicher und vollständiger Desol...