Идентификация примесей в пентакарбониле железа методом хромато-масс-спектрометрии

Abstract

It is for the first time that the impurity composition of commercial sample of iron pentacarbonyl has been analyzed by chromato-mass-spectrometry method. A sampling technique was developed making it possible to analyze its vapor phase. For the separation of impurities, the possibility of using quartz capillary column with methylsiloxane as a stationary liquid phase was considered. It was shown that its use provides the determination of substances both with low-boiling and with sufficiently high-boiling temperatures (from permanent gases to nonane) in iron pentacarbonyl. The impurities were identified by comparison of experimental mass spectra with NIST database. Parts of impurities’ peaks had the chromatographic resolution no less than 0.7 which provided their mass spectra suitable for library search and identification. Similarity coefficients of their mass spectra with NIST library database were equal to 0.83-0.99. In case of insufficient chromatographic separation of impurities, the monitoring of specific individual ions was used. The application of this approach made it possible to determine the holding time of impurities in overlapping peaks with more precision and to correct the mass spectra accounting for the effect of the signal from the background and other components. During the identification of isomers, the mass spectrometric data did not provide reliable information on their structure. That is why additionally the gas-chromatographic data on the retention indices of impurities were used. In this paper the retention indices taken into account were obtained in capillary columns with polymethylsiloxane phases at similar separation conditions. The use of these approaches made it possible to identify 39 impurity substances in iron pentacarbonyl. All of them were identified for the first time. They included atmospheric gases, saturated and unsaturated hydrocarbons С1-С9 and their isomers, and toluene.

Методом хромато-масс-спектрометрии впервые проведено исследование примесного состава коммерческого образца пентакарбонила железа. Разработана система пробоотбора, позволяющая проводить анализ его паровой фазы. Для разделения примесей исследована возможность примене- ния кварцевой капиллярной колонки с метилсилоксаном в качестве неподвижной жидкой фазы. Пока- зано, что ее использование позволяет определять в пентакарбониле железа вещества как с низкими температурами кипения, так и с достаточно высокими (от постоянных газов до нонана). Идентифика- цию примесей проводили сравнением их экспериментальных масс-спектров с данными базы NIST. Часть пиков примесей имели хроматографическое разрешение не ниже 0.7, что позволило получить их масс-спектры, пригодные для библиотечного поиска и идентификации. Коэффициенты подобия их масс-спектров с библиотечными базы данных NIST составили 0.83-0.99. В тех случаях, когда хро- матографического разделения примесей было недостаточно, использовали мониторинг отдельных специфических ионов. Использование такого подхода позволило более точно определить времена удерживания примесей в перекрывающихся пиках и откорректировать масс-спектры от влияния сиг- налов фона и других компонентов. При идентификации изомеров масс-спектрометрические данные не обеспечивали достоверную информацию об их структуре. Поэтому были дополнительно исполь- зованы газохроматографические данные по индексам удерживания примесей. В работе учитывали индексы удерживания, полученные на капиллярных колонках с полиметилсилоксановыми фазами при сходных с нашими условиях разделения. Применение данных подходов позволило идентифи- цировать в пентакарбониле железа 39 примесных веществ. Все они установлены впервые. Ими яв- ляются атмосферные газы, предельные и непредельные углеводороды С1 -С9 , их изомеры, толуол.