Couplage CG-SM/SM

La complexité des mélanges à analyser dans des domaines aussi différents que ceux concernant l’analyse de polluants environnementaux, de coupes pétrolières ou de milieux biologiques a conduit au développement de techniques de plus en plus sélectives pour permettre la caractérisation de composés souvent présents à l’état de traces. Les avancées obtenues dans ces domaines d’analyse tiennent principalement à deux facteurs :

• dans le domaine de la séparation chromatographique et, en particulier, de la chromatographie en phase gazeuse, au développement de colonnes chromatographiques capillaires à très haute résolution ;

• dans le domaine de la détection, au développement en routine de techniques de couplages d’une séparation chromatographique avec la détection par spectrométrie de masse aux qualités toujours améliorées.

Le développement de la spectrométrie de masse tandem (SM/SM) a introduit une nouvelle dimension dans l’analyse de mélanges complexes en permettant la sélection d’un seul ion dans une matrice pour ensuite le dissocier afin de déterminer sa structure. Cette technique permet ainsi de confirmer la présence d’un composé de façon spécifique sans préparation particulière de l’échantillon à analyser. La sélectivité de la spectrométrie de masse tandem est cependant accrue par une séparation chromatographique préalable des constituants de l’échantillon. C’est pour cette raison que le couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse tandem a été introduit.

La totale maîtrise du couplage chromatographique avec la spectrométrie de masse depuis le début des années 1980 et la mise au point de spectromètres de masse tandem commerciaux a permis l’utilisation des propriétés de sélectivité de ces deux techniques pour pousser plus avant les potentialités analytiques attendues de la combinaison de celles-ci, laissant au couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse tandem (CG-SM/SM) toute latitude pour affirmer sa sélectivité.

L’analyse par spectrométrie de masse de mélanges complexes pour des analytes particuliers est ainsi facilitée par la spectrométrie de masse en tandem (SM/SM) ainsi que par des mesures de haute résolution/haute précision de masse. La valeur de la spectrométrie de masse tandem est bien établie, pour la caractérisation de composés particuliers en utilisant des balayages ioniques de produits et pour reconnaître les membres de classes de composés en utilisant les pertes de fragments neutres et les balayages d’ions précurseurs. La dissociation induite par collision CID « Collision Induced Dissociation » a été étudiée pour sa capacité à réaliser l’étape indispensable d’activation des ions moléculaires et pour générer des fragments caractéristiques dans les expériences SM/SM. Une mesure de masse précise, associée à une résolution suffisante, permet de restreindre considérablement le nombre de formules moléculaires possibles qui pourraient correspondre à une masse moléculaire particulière.

L’analyse des échantillons environnementaux représente souvent une tâche difficile pour la chimie analytique. Les composés cibles sont généralement présents à l’état de traces dans un cocktail complexe de composés naturels et anthropiques. Afin de quantifier avec précision de tels composés à l’état de traces, il est essentiel de réduire le bruit de fond, mais également de séparer efficacement les composés cibles les uns des autres et de la matrice résiduelle.

Dans cet article, les évolutions récentes de la CG-SM/SM sont abordées au travers des développements instrumentaux des appareils permettant de conduire des expériences de spectrométrie de masse tandem (§ 2) gardant à l’esprit que si le premier défi concerne l’efficacité de la dissociation, le second défi concerne les capacités à acquérir un signal porteur d’information suffisante pour l’identification des composés ciblés (§ 2). Il existe des alternatives à la CG-SM/SM qui sont proposées à titre de comparaison (§ 3). Enfin, des applications dans les principaux domaines d’intérêt de la CG-SM/SM (§ 4) sont abordées pour illustrer les potentialités de cette technique en spectrométrie de masse moderne.