《食品儀器分析》配套教學(xué)課件

食品儀器分析一、什么是儀器分析儀器分析是分析化學(xué)的重要組成部分。分析化學(xué)AnalyticalChemistry研究物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)及其它多種信息的科學(xué)，人們用來認(rèn)識、解剖自然的重要手段之一。包括化學(xué)分析和儀器分析兩部分。緒論“化學(xué)中的信息科學(xué)”分析化學(xué)的歷史經(jīng)歷三次巨大變革

(1)20世紀(jì)40年代前：分析化學(xué)=化學(xué)分析

標(biāo)志工具：天平的使用

越來越多的問題化學(xué)分析不能解決快速、實時檢測方法？

痕量分析方法？

結(jié)構(gòu)確定？(2)20世紀(jì)40年代到80年代：分析儀器的大發(fā)展時期，確立了儀器分析的地位；原因：社會發(fā)展的迫切需要（發(fā)展動力，連續(xù)化大生產(chǎn)的迫 切需要）；物理學(xué)+電子技術(shù)+精密儀器制造技術(shù)的發(fā)展.分析化學(xué)=化學(xué)分析+儀器分析儀器分析：通過最佳的物理方法獲取盡可能多的化 學(xué)信息

化學(xué)分析儀器分析原理根據(jù)化學(xué)反應(yīng)及計量關(guān)系根據(jù)物質(zhì)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)、參數(shù)及變化規(guī)律設(shè)備主要為簡單玻璃設(shè)備較復(fù)雜、特殊的設(shè)備操作多為手工操作、較繁瑣多為開動儀器開關(guān)、操作簡單、易實現(xiàn)自動化試樣樣量多、破壞性分析樣量少、有的非破壞性、可現(xiàn)場或在線等分析應(yīng)用常量分析、定性、定量微量、痕量的組分分析，狀態(tài)、結(jié)構(gòu)等分析(3)20世紀(jì)八十年代→21世紀(jì)初：由“化學(xué)信息科學(xué)”上升到“系統(tǒng)信息科學(xué)”。標(biāo)志工具：微型計算機(jī)控制的現(xiàn)代智能型分析儀 器的大量使用.

原位，實時，在線傳統(tǒng)分析方法MovingAnalysis原位、在線、實時、多維、微區(qū)海洋浮標(biāo)與微型實驗室天、空、面、底立體檢測原位在線無人值守Testcase.SmallandportablePCRmachineshelpdetectbiowarfareagentsevenwhentherearenolabsaround.戰(zhàn)爭與戰(zhàn)場現(xiàn)場快速測試體液、單細(xì)胞分析利用分析手段分子之間的相互作用原理分析方法的新原理新理論單分子檢測及熒光圖譜分析化學(xué)化學(xué)分析儀器分析酸堿滴定配位滴定氧化還原滴定沉淀滴定電化學(xué)分析光化學(xué)分析色譜分析波譜分析重量分析滴定分析電位、電導(dǎo)、電解、庫侖極譜、伏安光度、吸收、發(fā)射、熒光氣相、液相、離子、超臨界、薄層、毛細(xì)管電泳核磁、質(zhì)譜與分析儀器發(fā)明相關(guān)的諾貝爾獎獲得者1901 Rontgenetal 首次發(fā)現(xiàn)X射線存在1907 Michelsonetal 首次制造精密光譜儀器1922 Astonetal 發(fā)明質(zhì)譜測定同位素1923 Pregletal 發(fā)明有機(jī)物微量分析1930 Ramanetal 發(fā)現(xiàn)拉曼效應(yīng)1944 Rabietal 用共振方法記錄原子核磁性1948 Tiseliusetal 用電泳法發(fā)現(xiàn)血漿蛋白性質(zhì)1952 Blochetal 發(fā)展核磁共振精細(xì)測量法1952 Martinetal 發(fā)明分配色譜1959 Heyrovskyetal 發(fā)明極譜法1981 Siegbahnetal 發(fā)明高分辨電子光譜法1981 Bloembergenetal 發(fā)展激光光譜學(xué)1991 Ernstetal 高分辨核磁共振方法發(fā)展2002年諾貝爾化學(xué)獎授予三位分析儀器領(lǐng)域的學(xué)者美國 JohnB.Fenn日本 田中耕一 質(zhì)譜法研究蛋白質(zhì)瑞士 KurtWuthrich 生物分子的三維結(jié)構(gòu)2003年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎授予核磁共振成像領(lǐng)域的科學(xué)家二儀器分析在食品科學(xué)中的應(yīng)用食品儀器分析：儀器分析技術(shù)在食品科學(xué)與生產(chǎn)中的應(yīng)用。(一)食品生產(chǎn)加工控制1.食品原料的質(zhì)量控制2.食品生產(chǎn)加工過程的控制3.食品成品的質(zhì)量控制(二)食品監(jiān)督管理1.食品商品的質(zhì)量管理2.食品污染的檢測(三)食品檢測內(nèi)容

1.食品營養(yǎng)成分

2.微生物代謝物

3.農(nóng)藥殘留

4.重金屬元素

……本課程主要講述內(nèi)容：一.色譜分析法(氣相色譜GC,液相色譜LC)8學(xué)時

二.質(zhì)譜分析法(MS)4學(xué)時三.核磁共振波譜法(NMR)4學(xué)時四.光譜分析法(紫外吸收UV,紅外吸收IR,原子吸收AAS)4學(xué)時三.學(xué)習(xí)內(nèi)容簡介色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動相對固定相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達(dá)到分離的效果。色譜分析法柱色譜法薄層色譜法氣相色譜法高效液相色譜法…條件選擇樣品處理檢測結(jié)果物質(zhì)的分子被擊成帶電碎片，用電場和磁場將運(yùn)動的帶電碎片按它們的質(zhì)荷比分離后進(jìn)行檢測。測出離子準(zhǔn)確質(zhì)量即可確定離子的化合物組成。根據(jù)碎片結(jié)構(gòu)，推測該分子的結(jié)構(gòu)。最有效的定性分析方法之一。質(zhì)譜分析法OCH3—C||+CH3—C—CH3||O+丙酮的質(zhì)譜圖核磁共振波譜法是將核磁共振現(xiàn)象應(yīng)用于測定分子結(jié)構(gòu)的一種譜學(xué)技術(shù)。人們不僅可以借助它來研究反應(yīng)機(jī)理，還可以用來研究蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能。

物質(zhì)分子中的H核，在適當(dāng)?shù)拇艌鲋袝l(fā)生共振，吸收特定光波，從而產(chǎn)生波譜。a.根據(jù)其所處環(huán)境不同而出現(xiàn)在圖譜的不同位置;b.根據(jù)其相鄰C上的H的個數(shù)，被分裂成多重峰，由此判斷分子結(jié)構(gòu)。碘乙烷的核磁共振波譜圖原子吸收光譜法測量對象：對呈原子狀態(tài)的金屬元素和部分非金屬元素。測量方法：由待測元素?zé)舭l(fā)出的特征譜線通過供試品經(jīng)原

子化產(chǎn)生的原子蒸氣，被蒸氣中待測元素的基

態(tài)原子所吸收，通過測定輻射光強(qiáng)度減弱的程

度，求出供試品中待測元素的含量。UltravioletandVisibleSpectrophotometry

常見分析儀器日本Jascoo公司熒光分光光度計HighPerformanceLiquidChromatography氣相色譜儀GasChromatographyGC-MSPerkin-Elemer的原子吸收（AtomicAbsorptionSpectrometry）日本島津公司的原子吸收（AtomicAbsorptionSpectrometry）HPLC—MS/MS功能食品研究團(tuán)隊主要分析設(shè)備三.本課程學(xué)習(xí)目的、要求掌握常用儀器分析方法的原理和儀器的簡單結(jié)構(gòu)；了解各種儀器分析的方法在食品分析中的應(yīng)用。期末成績=實驗成績(10%)+平時成績(40%)

+期末筆試(50%)

課時:32學(xué)時講授+16學(xué)時實驗平時成績=出勤+作業(yè)+提問+專題匯報提問你心中的食品儀器分析是門什么樣的課程？你希望怎么上這門課？色譜分析法本章重點：

1.理解色譜分離的基本原理；

2.掌握色譜法的基本概念和術(shù)語；

3.掌握色譜法的定性和定量方法;4.了解氣相\液相色譜的分析原理、儀器結(jié)構(gòu)

和在食品分析中的應(yīng)用.描述:色譜法是一種分離技術(shù).混合物最有效的分離、分析方法.色譜法分離發(fā)生在色譜柱上.

可用于檢測大多數(shù)有機(jī)物質(zhì).§1.色譜法導(dǎo)論1906年,俄國植物學(xué)家茨維特對植物葉的色素成分進(jìn)行研究時,使用右圖裝置:將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內(nèi),然后加入石油醚使其自由流下,結(jié)果色素中各組分互相分離形成各種顏色的譜帶.這種分離物質(zhì)的方法因此得名為色譜法.1.1概述1.2色譜法分類

(1)氣相色譜：流動相為氣體（稱為載氣）。按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜按色譜柱可分為：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜；(2)液相色譜：流動相為液體（稱為淋洗液）。

按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。

1.3色譜法的特點（1）分離效率高

復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體、手性異構(gòu)體。高效液相色譜分離復(fù)雜單糖（2）靈敏度高

可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質(zhì)量。（3）分析速度快

一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析。（4）應(yīng)用范圍廣

氣相色譜：沸點低于400℃、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析。液相色譜：高沸點、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。

1.4色譜曲線圖及有關(guān)術(shù)語（一）組分分離當(dāng)流動相中樣品混合物經(jīng)過固定相時，就會與固定相發(fā)生作用，由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相相互作用的類型、強(qiáng)弱也有差異，因此在同一推動力的作用下，不同組分在固定相滯留時間長短不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。（二）色譜峰由檢測器輸出的信號強(qiáng)度對時間作圖，所得曲線稱為色譜流出曲線。曲線上突起部分就是色譜峰。

基線：在實驗操作條件下，色譜柱后沒有樣品組分流出時的流出曲線稱為基線，穩(wěn)定的基線應(yīng)該是一條水平直線。峰高：色譜峰頂點與基線之間的垂直距離，以（h）表示。（三）保留時間tR試樣從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)峰極大點時所經(jīng)過的時間，稱為保留時間，如下圖。組分在色譜柱中的保留時間tR包含組分通過柱子的時間和組分在固定相中滯留的時間，所以tR實際上是組分在固定相中保留的總時間。進(jìn)樣tR（四）分離度

分離度是描述難分離物質(zhì)對的實際分離程度。①柱效較高，△K(分配系數(shù))較大,完全分離；②△K不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離；③柱效較低，，△K較大,但分離的不好；④△K小，柱效低，分離效果更差。1.5定性和定量分析1定性分析在色譜條件一定時，任何一種物質(zhì)都有確定的保留時 間。通過比較已知物和未知物的保留參數(shù)或在固定相上的位置，即可確定未知物是何種物質(zhì)。未知樣品圖已知標(biāo)樣圖利用純物質(zhì)定性的方法

利用保留值定性：通過對比試樣中具有與純物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中的位置。不適用于不同儀器上獲得的數(shù)據(jù)之間的對比。利用加入法定性：將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。2定量分析在一定色譜條件下，組分i的質(zhì)量（mi）與檢測器響應(yīng)訊號（峰面積Ai）成正比。

色譜定量分析的依據(jù)iAiiAfm=3定量分析方法(1)外標(biāo)法(標(biāo)準(zhǔn)曲線法)：將欲測組分的純物質(zhì)配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行色譜分析，以峰面積對濃度作圖。測得樣品的信號后從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對應(yīng)濃度。123456SampleAmmiAi（2）歸一化法

將試樣中所有組分的含量之和按100%計算，以它們相應(yīng)的色譜峰面積或峰高為定量參數(shù)，通過下式計算各組分的含量：%100%1==niAisiAisiifAfAm[前提：樣品中所有組分都有響應(yīng)（出峰）]1mg樣品溶解后，經(jīng)過高效液相色譜分析后得到4個峰，經(jīng)驗證樣品中只有4種物質(zhì)，那么每種物質(zhì)所占比例與對應(yīng)峰面積所占比例一致。即

M1=1mg×[A1/(A1+A2+A3+A4)]驗證方法：薄層色譜法最常用。二極管陣列檢測器3124練習(xí)題：1.色譜分離主要發(fā)生在（）上。

1.按照固定相的物態(tài)不同，可將液相色譜法分為（）和（），前者的固定相為固體，后者的固定相為液體。3.

是色譜分析中用于描述難分離物質(zhì)對的實際分離程度。4.色譜分析法的定量方法有

、和

，其中

需要所有物質(zhì)都出峰。5.色譜分析法的定性依據(jù)和定量依據(jù)分別是什么？液固色譜液液色譜分離度標(biāo)準(zhǔn)曲線法歸一化法歸一化法色譜柱保留時間（或出峰時間）；峰面積?！?氣相色譜法

氣相色譜儀氣相色譜儀主要包括五部分：

1、載氣系統(tǒng)

2、進(jìn)樣系統(tǒng)

3、分離系統(tǒng)

4、溫控系統(tǒng)

5、檢測系統(tǒng)2.1氣相色譜儀的組成壓縮氣體鋼瓶減壓閥、穩(wěn)壓閥凈化器檢測器色譜柱汽化室尾氣1、載氣系統(tǒng)氣相色譜對載氣的基本要求：（1）純凈 通過活性炭或分子篩凈化器，除去載氣中的水分、氧等有害雜質(zhì)。（2）穩(wěn)定 采用穩(wěn)壓閥或雙氣路方式：載氣（3）常用的載氣： 氮氣 氫氣 氦氣氬氣2、進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣裝置和汽化室進(jìn)樣通常用微量注射器和進(jìn)樣閥將樣品引入。液體樣品引入后需要瞬間汽化。汽化在汽化室進(jìn)行。進(jìn)樣量不能太小（大于檢測限），也不能太大（會使峰型拖尾）。進(jìn)樣速度要快。

液體進(jìn)樣裝置和汽化室

液體進(jìn)樣器：注射器載氣入口加熱塊接色譜柱汽化室：使樣品瞬間汽化而又不分解。接色譜柱對汽化室的要求：（1）體積小；（2）熱容量大；（3）對樣品無催化作用3.分離系統(tǒng)色譜柱:色譜儀的核心部件,其作用是分離樣品。主要有兩類：填充柱和毛細(xì)管柱。1）填充柱填充柱由不銹鋼制成，內(nèi)裝固定相，一般內(nèi)徑為2～4mm，長1～3m。填充柱的形狀有U型和螺旋型二種.當(dāng)流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時，其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。2）毛細(xì)管柱

毛細(xì)管柱又叫空心柱，分為涂壁，多孔層和涂載體空心柱。涂壁空心柱是將固定液均勻地涂在內(nèi)徑0.l～0.5mm的毛細(xì)管內(nèi)壁而成，毛細(xì)管材料可以是不銹鋼，玻璃或石英。與填充往相比，其分離效率高、分析速度塊、樣品用量小，但柱容量低、要求檢測器的靈敏度高，并且制備較難。4.溫控系統(tǒng)

溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)；

氣化室、分離室、檢測器三部分在色譜儀操作時均需控制溫度.

氣化室：保證液體試樣瞬間氣化，一般比分離室溫度高50-100度；

分離室：準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。當(dāng)試樣復(fù)雜時，分離室溫度需要按一定程序控制溫度變化，各組分在最佳溫度下分離；

檢測器：保證被分離后的組分通過時不在此冷凝；分離室的溫度控制方式有恒溫和程序升溫二種。

對于沸點范圍很寬的混合物，往往采用程序升溫法進(jìn)行分析。程序升溫指在一個分析周期內(nèi)柱溫隨時間由低溫向高溫作線性或非線性變化，以達(dá)到用最短時間獲得最佳分離的目的。程序升溫:恒溫和程序升溫分析烴類化合物5.檢測和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

這個系統(tǒng)是指樣品經(jīng)色譜柱分離后，各成分按保留時間不同，順序地隨載氣進(jìn)入檢測器，檢測器把進(jìn)入的組分按時間及其濃度或質(zhì)量的變化，轉(zhuǎn)化成易于測量的電信號，經(jīng)過必要的放大傳遞給記錄儀或計算機(jī)，最后得到該混合樣品的色譜流出曲線及定性和定量信息。1熱導(dǎo)檢測器（TCD）

(1)熱導(dǎo)檢測器的結(jié)構(gòu)池體:一般用不銹鋼制成.熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、且價廉易加工的鎢絲制成。參考臂：僅允許純載氣通過，通常連接在進(jìn)樣裝置之前。測量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過，則連接在緊靠近分離柱出口處。2.2常用檢測器(2)檢測原理平衡電橋鎢絲通電，加熱與散熱達(dá)到平衡后，兩臂電阻值：

R參=R測

;R1=R2

則：R參·R2=R測·R1

無電壓信號輸出,記錄儀走直線（基線）。

進(jìn)樣后:載氣攜帶試樣組分流過測量臂而這時參考臂流過的仍是純載氣，使測量臂的溫度改變，引起電阻的變化，測量臂和參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，R參≠R測

則：R參·R2≠R測·R1這時電橋失去平衡，a、b兩端存在著電位差，有電壓信號輸出。信號與組分濃度相關(guān)。記錄儀記錄下組分濃度隨時間變化的峰狀圖形。不同氣體有不同的熱導(dǎo)系數(shù)某些氣體與蒸氣的熱導(dǎo)系數(shù)（λ），單位：J/cm·℃·s

2.氫火焰離子化檢測器（FID）氫火焰離子化檢測器是以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳有機(jī)物在火焰中燃燒產(chǎn)生離子，在外加的電場作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強(qiáng)度，檢測被色譜柱分離出的組分。特點:

1,能檢測大多數(shù)含碳有機(jī)化合物；2,靈敏度很高，比熱導(dǎo)檢測器的靈敏度高約103倍；檢出限低，可達(dá)10-12g·S-1；3,是目前應(yīng)用最廣泛的色譜檢測器之一。缺點：

不能檢測永久性氣體、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氫等物質(zhì)。3.電子捕獲檢測器(ECD)

特點:電子捕獲檢測器是一種選擇性很強(qiáng)的檢測器,目前分析痕量電負(fù)性有機(jī)物最有效的檢測器，對具有電負(fù)性物質(zhì)（如含鹵素、硫、磷、氰等的物質(zhì)）的檢測有很高靈敏度（檢出限約1O-14g/ml）。缺點:線性范圍窄，只有103左右，且響應(yīng)易受操作條件的影響，重現(xiàn)性較差。應(yīng)用:電子捕獲檢測器已廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥殘留量、大氣及水質(zhì)污染分析，以及生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中。4.火焰光度檢測器(FPD)

火焰光度檢測器，又稱硫、磷檢測器，它是一種對含磷、硫有機(jī)化合物具有高選擇性和高靈敏度的質(zhì)量型檢測器，檢出限可達(dá)10-12g·S-1（對P）或10-11g·S-1（對S）。這種檢測器可用于大氣中痕量硫化物以及農(nóng)副產(chǎn)品，水中的毫微克級有機(jī)磷和有機(jī)硫農(nóng)藥殘留量的測定。2.3檢測器性能評價指標(biāo)靈敏度（S）：S表示單位質(zhì)量的物質(zhì)通過檢測器時，產(chǎn)生的響應(yīng)信號的大小。S值越大，檢測器（也即色譜儀）的靈敏度也就越高。檢測信號通常顯示為色譜峰，則響應(yīng)值也可以由色譜峰面積（A）除以試樣質(zhì)量求得：

S=A/m

檢測限（D）：

恰能產(chǎn)生相當(dāng)于3倍噪音（3RN）的信號時，單位時間內(nèi)

進(jìn)入檢測器的量。

D=3RN/S

無論哪種檢測器，檢出限都與靈敏度成反比，與噪音成正比。檢出限不僅決定于靈敏度，而且受限于噪聲，所以它是衡量檢測器性能好壞的綜合指標(biāo)。2.4氣相色譜法在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用食品中呈香呈味物質(zhì)的檢測。香精香料的檢測。食品中農(nóng)藥殘留量檢測。其他小分子油脂等易揮發(fā)成分的檢測。檢測器:FPD（火焰光度檢測器）檢測器:FID（氫火焰離子化檢測器）1.樣品前處理查閱資料

拿到一個檢測任務(wù)，首先要分析檢測對象的理化特性，使用合適的方法提取分離出來，制備成檢測樣品。

2.色譜條件選擇需要考慮的地方：a.成分是否復(fù)雜；b.極性的大小。

色譜柱：填充柱，毛細(xì)管柱。樣品成分組成簡單使用填充柱；

成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)接近，沸程范圍寬，選擇毛細(xì)管柱。固定相（色譜柱，相似相溶原理）：非極性，弱極性，極性

流動相（與固定相匹配）：能溶解樣品成分，但是不能溶解

固定相。檢測器：TCD，F(xiàn)ID，F(xiàn)PD，ECD，MS等。

2.5氣相色譜分析方法與條件的選擇3.確定儀器初始操作條件

儀器配置確定以后，可開始確定儀器初始操作條件，進(jìn)行常試性分離。條件主要包括進(jìn)樣量、進(jìn)樣口溫度、色譜柱溫度、檢測器溫度和載氣流速。

先以標(biāo)準(zhǔn)物溶液來確定初始條件。

4.確定最佳條件

再以待測溶液來調(diào)試最佳條件。

要求：a.保證待測物質(zhì)完全分離;b.保證所有組分完全流出色譜柱；c.分析時間越短越好。5.色譜柱的維護(hù)a.新裝的色譜柱在使用前都必須老化。用載氣在高溫條

件下沖洗至少1h以上。b.色譜柱暫時不用時，應(yīng)該卸載下來，兩端封閉保存。c.檢測完后應(yīng)將色譜柱溫度降到50度以下，再關(guān)電源和

載氣。

d.色譜柱在使用后定期進(jìn)行老化，使其恢復(fù)柱效。6圖形分析存在的問題：峰型不規(guī)則，有拖尾現(xiàn)象?？赡艿脑颍哼M(jìn)樣量偏大；色譜柱溫度偏低；色譜柱柱效較

差；流動相流速偏低；進(jìn)樣速度慢。解決辦法：升高柱溫度；對柱子進(jìn)行老化（高溫加熱）；增

大流速。

問題：兩個峰出峰時間相隔太遠(yuǎn)。方法：適當(dāng)調(diào)高色譜柱溫度；增加流動相流速。

該譜線存在哪些問題?有哪些解決辦法？氣相色譜儀工作原理?氣相色譜儀的組成部分?氣相色譜常用檢測器種類需要控制溫度的部位？為什么要控制溫度？汽化室的作用及要求？進(jìn)樣量對峰型有哪些方面的影響？課堂作業(yè)3高效液相色譜法儀器分析

定義：以液體為流動相而設(shè)計的色譜分析儀器稱為液相色譜儀；采用高壓輸液泵、高效固定相和高靈敏度檢測器等裝置的液相色譜儀稱為高效液相色譜儀。組成部分：高壓輸液系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測系統(tǒng)本實驗室的高效液相色譜儀（島津LC-10A）3.1流程液體流動相高壓輸液泵色譜柱進(jìn)樣器檢測器廢液信號輸出3.2特點

特點：高壓、高效、高速、高靈敏度適用范圍廣，特別對高沸點、熱不穩(wěn)定有機(jī)及生化試樣的高效分離分析具有極大的優(yōu)勢。3.3

主要部件(1)高壓輸液泵主要部件之一，用于輸送液體流動相。高柱效的固定相粒度很?。?lt;10m），液體的流動相高速通過時，將產(chǎn)生很高的壓力，因此高壓、高速是高效液相色譜的特點之一,由高壓輸液泵實現(xiàn)。可單泵使用，也可雙泵使用，雙泵可實現(xiàn)梯度洗脫。信號采集/轉(zhuǎn)換器A泵B泵檢測器(2)梯度洗脫裝置利用兩臺高壓輸液泵，將兩種不同極性的溶劑按一定的比例送入梯度混合室，混合后進(jìn)入色譜柱。可以根據(jù)設(shè)定的程序改變?nèi)軇┡浔?，從而改變流動相的極性。流路中為高壓力工作狀態(tài)，通常使用耐高壓的六通閥進(jìn)樣裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示：(3)進(jìn)樣裝置a.準(zhǔn)備狀態(tài)：樣品裝入樣品環(huán)，流動相不進(jìn)入樣品環(huán)；b.進(jìn)樣狀態(tài)：流動相流進(jìn)樣品環(huán)，將樣品帶入色譜柱。(4)高效分離柱

柱體為直型不銹鋼管，內(nèi)徑1～6mm，柱長5～40cm。發(fā)展趨勢是減小填料粒度和柱徑以提高柱效。分離柱填充物的種類多樣，分離機(jī)理各不相同，可將高效液相色譜法分為：液固吸附色譜法，液液分配色譜法，化學(xué)鍵合色譜法，離子交換色譜法等。（后面詳細(xì)講解）(5)液相色譜檢測器

a.紫外-可見光檢測器應(yīng)用最廣，有紫外-可見光吸收的有機(jī)化合物均可檢測。工作原理類似紫外-可見分光光度計，基于朗伯比爾定率：

A=lg(1/T)=kcA--吸光度c--樣品濃度b.光電二極管陣列檢測器用一組光電二極管同時檢測透過樣品的所有波長紫外光。它具有以下優(yōu)點:可得任意波長的色譜圖，極為方便;可得任意時間的光譜圖，相當(dāng)于與紫外聯(lián)用，從而得到時間-波長-吸光度的三維圖譜。紫外光進(jìn)入流動池，從流動池出來的光再經(jīng)分光系統(tǒng)、狹縫照射到一組(1024個）光電二極管上，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)實時記錄下組分的光譜吸收，得到三維的立體譜圖。c.示差折光檢測器除紫外檢測器之外應(yīng)用最多的檢測器；每種物質(zhì)具有不同的折光指數(shù)；可連續(xù)檢測參比池和樣品池中流動相之間的折光指數(shù)差值。差值與濃度呈正比。d.熒光檢測器檢測對象：對具有熒光特性的物質(zhì)進(jìn)行檢測；有的物質(zhì)本 身無熒光，但可與熒光試劑發(fā)生反應(yīng)生成熒光 衍生物，可用于檢測。高靈敏度、高選擇性；對多環(huán)芳烴，維生素B、黃曲霉素、卟啉類化合物、農(nóng)藥、藥物、氨基酸、甾類化合物等有明顯優(yōu)勢。1.流動相特性（a）液相色譜的流動相又稱為：淋洗液，洗脫劑。流動相組成改變，極性改變，可顯著改變組分分離狀況；（b）親水性固定相常采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定相的極性，稱為正相液液色譜法，極性柱也稱正相柱。（c）若流動相的極性大于固定相的極性，則稱為反相液液色譜，非極性柱也稱為反相柱。組分在兩種類型分離柱上的出峰順序相反。（6）液相色譜流動相常用正相柱：固定相為極性，官能團(tuán)主要有-CN,-NH2等，后者常稱為氨基柱，主要用于極性物質(zhì)的分離純化，如蛋白質(zhì)、氨基酸等。常用反相柱：固定相為非極性，最常用的有ODS柱（C-18柱）填料為十八烷基硅烷，在反相色譜可完成高效液相色譜70～80%的分析任務(wù)，在生物化學(xué)分析工作中應(yīng)用的最為廣泛。2.流動相類別

按流動相組成分：單組分和多組分；按極性分：極性、非極性；按使用方式分：固定組成淋洗和梯度淋洗。常用溶劑：乙腈、甲醇、水、乙醇、己烷、乙酸乙酯等。

采用二元或多元組合溶劑作為流動相可以靈活調(diào)節(jié)流動相的極性或增加選擇性，以改進(jìn)分離或調(diào)整出峰時間。3.流動相選擇在選擇溶劑時，溶劑的極性是選擇的重要依據(jù)。

采用正相液-液分配分離時：首先選擇中等極性溶劑，若組分的保留時間太短，降低溶劑極性，反之增加。也可在低極性溶劑中，逐漸增加其中的極性溶劑，使保留時間縮短。常用溶劑的極性順序：

水(最大)>甲酰胺>乙腈>甲醇>乙醇>丙醇>丙酮>二氧六環(huán)>四氫呋喃>甲乙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>異丙醚>二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>環(huán)己烷>己烷>煤油(最小)4.選擇流動相時應(yīng)注意的幾個問題（a）盡量使用高純度試劑作流動相，防止微量雜質(zhì)長期累積損壞色譜柱和使檢測器噪聲增加。（b）避免流動相與固定相發(fā)生作用而使柱效下降或損壞 柱子。（如使固定液溶解流失；酸性溶劑破壞氧 化鋁固定相等。）（c）試樣在流動相中應(yīng)有適宜的溶解度，防止產(chǎn)生沉 淀并在柱中沉積。（d）流動相還應(yīng)滿足檢測器的要求。當(dāng)使用紫外檢測 器時，流動相不應(yīng)有紫外吸收。1液-固吸附色譜

liquid-solidadsorptionchromatography

固定相：為固體吸附劑，如硅膠、氧化鋁等，較常使用的是5～10m的硅膠吸附劑；

流動相：各種不同極性的一元或多元溶劑。

基本原理：組分在固定相上的吸附與解吸；適用于分離相對分子質(zhì)量中等的油溶性試樣，對具有官能團(tuán)的化合物和異構(gòu)體有較高選擇性；

缺點：非線形等溫吸附常引起峰的拖尾；3.4主要色譜分離類型與基本原理有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量分析固定相：薄殼型硅膠(37～50m)

流動相：正己烷流速：1.5mL/min

色譜柱：50cm2.5mm(內(nèi)徑)

檢測器：差示折光檢測器

可對水果、蔬菜中的農(nóng)藥殘留量進(jìn)行分析。2.

液-液分配色譜

liquid-liquidpartitionchromatography

固定相與流動相均為液體（互不相溶）；

基本原理：組分在固定相和流動相上的分配；

流動相：對于親水性固定液，采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定液的極性（正相normalphase），反之，流動相的極性大于固定液的極性（反相reversephase）。正相與反相的出峰順序相反。液-液分配及離子對分離固定相

（1）全多孔型載體由氧化硅、氧化鋁、硅藻土等制成的多孔球體；早期采用100μm的大顆粒，表面涂漬固定液，性能不佳已不多見；現(xiàn)采用10μm以下的小顆粒，化學(xué)鍵合制備柱填料。

（2）表面多孔型載體（薄殼型微珠擔(dān)體）

30～40μm的玻璃微球，表面附著一層厚度為1～2μm的多孔硅膠。表面積小，柱容量底；

化學(xué)鍵合固定相:穩(wěn)定，耐水、耐光、耐有機(jī)溶劑，應(yīng)用最廣、性能最佳的固定相；

a.硅氧碳鍵型：≡Si—O—Cb.硅氧硅碳鍵型：≡Si—O—Si—

Cc.硅碳鍵型：≡Si—Cd.硅氮鍵型：≡Si—N

化學(xué)鍵合相色譜法

將各種不同基團(tuán)通過化學(xué)反應(yīng)鍵合到硅膠（載體）表面的游離羥基上。4.

離子交換色譜

ion-exchangechromatography

固定相：陰離子離子交換樹脂或陽離子離子交換樹脂；

流動相：陰離子離子交換樹脂作固定相，采用酸性水溶液；陽離子離子交換樹脂作固定相，采用堿性水溶液；

基本原理：組分在固定相上發(fā)生反復(fù)離子交換反應(yīng)；組分與離子交換劑之間親和力的大小與離子半徑、電荷、存在形式等有關(guān)。親和力大，保留時間長。

陽離子交換：R—SO3H+M+=R—SO3M+H+

陰離子交換：R—NR4OH+X-=R—NR4X+OH-

應(yīng)用：離子及可離解的化合物，氨基酸、核酸等。5.尺寸排斥色譜

size-exclusionchromatography

原理：按分子大小分離。小分子可以擴(kuò)散到凝膠空隙，由其中通過，出峰最慢；中等分子只能通過部分凝膠空隙，中速通過；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶劑分子小，故在最后出峰。全部在死體積前出峰；可對相對分子質(zhì)量在100-105范圍內(nèi)的化合物按質(zhì)量分離。M.W.tR高效液相色譜分析的應(yīng)用1.茶多酚的檢測

高效液相條件：色譜柱：DiamonsilC18（5um，250mm*4.6mm）流動相：等濃度洗脫CH3OH-H2O-TFA（23：77：0.05）A：甲醇（色譜純）B：0.05%的TFA水溶液（微孔過濾超聲）洗脫程序（先等度再梯度）：23%A（20min）

10min→40%A(5min)5min→90%A(5min)5min→23%A檢測波長：280nm流速：1ml/min柱溫：35℃樣品含量公式：樣品含量=（標(biāo)品取樣量*樣品峰面積*標(biāo)品純度）/標(biāo)品峰面積色譜圖1.25%甲醇溶液2.23%甲醇溶液2.圖形分析氣相圖：存在的問題：峰型不規(guī)則，有拖尾現(xiàn)象?？赡艿脑颍荷V柱溫度偏低；色譜柱柱效較差；流動相流速偏低；進(jìn)樣速度慢。解決辦法：升高柱溫度；對柱子進(jìn)行老化（高溫加熱）；增大流速。液相圖：C-18柱（ODS柱)可能的原因：流動相極性偏大、流速偏小。解決的辦法：降低極性，增加流速。問題：兩個峰出峰時間相隔太遠(yuǎn)。方法：增加流動相極性；增加流動

解決辦法：使用梯度洗脫。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用樣品色譜接口質(zhì)譜計算機(jī)處理系統(tǒng)結(jié)果ABCD...M+N+O+P+..質(zhì)譜檢測樣品色譜分離課堂作業(yè)什么是梯度洗脫，梯度洗脫的特點及應(yīng)用。什么是正向柱和反向柱？在正相液相色譜的分離過程中,極性

__的組分先流出色譜柱,極性___的組分后流出色譜柱。下列幾種物質(zhì)，應(yīng)選擇哪種色譜進(jìn)行分析？乙醇，玫瑰精油，-淀粉酶，脂肪酸，多糖

第3章質(zhì)譜分析法

MassSpectroscopy（MS）丙酮的質(zhì)譜圖CH3—C||O+CH3+CH3—C—CH3||O+MSGC-MSLC-MS1.質(zhì)譜分析依據(jù):運(yùn)動的帶電離子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)半徑與離子質(zhì)量有關(guān).

§2.1質(zhì)譜儀基本原理2.質(zhì)譜分析方法:是將樣品轉(zhuǎn)化為運(yùn)動的帶電氣態(tài)離子，于磁場中按質(zhì)荷比(m/z)

大小分離并記錄的分析方法。3.質(zhì)譜分析過程離子源轟擊樣品帶正電荷的碎片離子電場加速獲得動能E=1/2mV2磁場分離(m/z)檢測器記錄過程

高速電子樣品

氣態(tài)分子

陽離子

順序譜圖

質(zhì)量分析器定性分析

定量分析導(dǎo)入按質(zhì)荷比m/e4.帶電離子的形成圖1

乙酸丁酯質(zhì)譜圖m116(1)正離子在電場中受到電場力作用而加速(ν)，其位能為，加速后的動能為：

(2)正離子進(jìn)入磁場，運(yùn)動方向與磁場垂直，離子受到洛侖茲力f作用：5.帶電離子的運(yùn)動理論：m為碎片質(zhì)量，ν為碎片速度,e為離子電荷，V為電壓,H為磁場強(qiáng)度。當(dāng)H、R、V三個參數(shù)中任兩個保持不變而改變其中一個參數(shù)時，可得質(zhì)譜圖?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀通常是保持V、R不變，通過掃描磁場來得到質(zhì)譜圖。(3)洛侖茲力與離子偏轉(zhuǎn)的向心力相等6.工作進(jìn)程

樣品進(jìn)入電離室后，被熱燈絲產(chǎn)生的電子流轟擊，氣態(tài)樣品中的原子或離子被電離成正、負(fù)離子。離子被狹縫A、B加速進(jìn)入磁場，而根據(jù)離子質(zhì)荷比的差異，產(chǎn)生不同的偏轉(zhuǎn)角，從而達(dá)到分離。改變A、B電壓和外磁場，獲得MS譜圖。

進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測器1.氣體擴(kuò)散2.直接進(jìn)樣3.氣相色譜4.液相色譜1.電子轟擊2.化學(xué)電離3.場致電離4.激光

1.單聚焦2.雙聚焦3.飛行時間4.四極桿

§2.2質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)一.儀器組成:

真空系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)離子源／電離室質(zhì)量分離器離子檢測器記錄儀

質(zhì)譜儀中所有部分均要處高度真空的條件下(10-4-10-6Torr或mmHg),其作用是減少離子碰撞損失。真空度過低，將會引起：※大量氧會燒壞離子源燈絲；※

引起其它分子離子反應(yīng)，使質(zhì)譜圖復(fù)雜化；※

干擾離子源正常調(diào)節(jié)；※

用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電。1.真空系統(tǒng)

2.進(jìn)樣系統(tǒng)

液體入口:適用于低揮發(fā)度樣品，對易分解樣品，通常使用衍生法轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化合物后分析.

氣體入口:氣態(tài)樣品色譜可作為一種進(jìn)樣方式。將引入的樣品轉(zhuǎn)化成為碎片離子的裝置。根據(jù)樣品離子化方式和電離源能量高低，通?？蓪㈦婋x源分為：氣相源：先蒸發(fā)再激發(fā)，適于沸點低于500oC、對熱穩(wěn)定的樣品的離子化.包括電子轟擊源、化學(xué)電

離源、場致電離源、火花源等.解吸源：固態(tài)或液態(tài)樣品不需要揮發(fā)而直接被轉(zhuǎn)化為氣相，適用于分子量高達(dá)105的非揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定性樣品的離子化。包括場解析源、快原子

轟擊源等.3.電離源(室)：

作用過程：采用高速(高能)電子束沖擊樣品，從而產(chǎn)生電子和分子離子M+，M+繼續(xù)受到電子轟擊而引起化學(xué)鍵的斷裂或分子重排,瞬間產(chǎn)生多種離子.a)、

電子轟擊源(ElectronBombIonization，EI)圖9電子轟擊源工作示意圖垂直方向：G3-G4加速電極(低電壓)---較小動能---狹縫準(zhǔn)直G4-G5加速電極(高電壓)---較高動能---狹縫進(jìn)一步準(zhǔn)直--離子進(jìn)入質(zhì)量分析器。水平方向：燈絲與陽極間(70V電壓)—高能電子—沖擊樣品—正離子優(yōu)點：使用最廣泛，譜庫最完整；電離效率高；結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；缺點:

因電離能量最高,出現(xiàn)大量碎片峰,且很難得到分子離子峰.不適合不穩(wěn)定物質(zhì)的檢測.電子轟擊源作用過程：樣品分子在承受電子轟擊前，被一種反應(yīng)氣(通常是甲烷)稀釋，稀釋比例約為103:1，因此樣品分子與電子的碰撞幾率極小，所生成的樣品分子離子主要由反應(yīng)氣分子組成。進(jìn)入電離源的樣品分子大部分與CH5+碰撞產(chǎn)生(M+1)+離子，再分解成各種小離子；小部分與C2H5+反應(yīng)，生成(M-1)+離子：

b)

、化學(xué)電離源(ChemicalIonization,CI)

特點：電離能小，質(zhì)譜峰數(shù)少，圖譜簡單；準(zhǔn)分子離子峰(M+1)+大,可提供分子量這一重要信息。常用于有機(jī)和生物樣品的分析.化學(xué)電離源電子轟擊源麻黃堿圖10化學(xué)電離與電子轟擊源質(zhì)譜圖比較分子離子峰作用:將不同碎片按質(zhì)荷比m/z分開。質(zhì)量分析器類型：磁分析器、飛行時間、四極桿、離子阱、離子回旋共振等。4.質(zhì)量分析器※用一個扇形磁場進(jìn)行質(zhì)量分析的質(zhì)譜儀。（a）磁分析器：圖14單聚焦質(zhì)量分析器原理圖質(zhì)量分析器是將m/z相同的離子聚焦到一點。圖15單聚焦質(zhì)量分析器工作過程圖(b）四極濾質(zhì)器(Quadrupolemassfilter)過程：在兩個相對應(yīng)的極桿之間加上電壓(V+Ucost)，在另兩個相對應(yīng)的極桿上加相等負(fù)電壓-(V+Ucost)。其中V和U分別為直流電壓、交流電壓，與前述雙聚焦儀的靜電分析器類似，離子進(jìn)入可變電場后，只有具合適的曲率半徑的離子可以通過中心小孔到達(dá)檢測器。改變V和

U并保持V/

U比值一定，可實現(xiàn)不同m/e離子的檢測。特點：分辨率比磁分析器略低(max.2000);m/e范圍與磁分析器相當(dāng)；傳輸效率比較高；掃描速度快，可用于GC-MS聯(lián)用儀。圖18四極濾質(zhì)器示意圖

過程：上下端罩(Endcap)與左右環(huán)電極(Ringelectrode)構(gòu)成可變電場(前者接地，后者施以射頻電壓)——帶電離子在一定軌道上旋轉(zhuǎn)——改變電壓——可使相同m/e離子依次離開進(jìn)入電子倍增器而分離。特點：結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、GC-MS聯(lián)用,可用于m/e200-2000的分子分析。圖19離子阱的橫截面圖(c）離子阱(Iontrapanalyzer)5．電子倍增器

工作原理與光電倍增管相似。多用于氣相與有機(jī)質(zhì)譜中。優(yōu)點：靈敏度高，測定速度快.但：增益會逐漸下降?！?.3質(zhì)譜圖一.質(zhì)譜圖表示：橫坐標(biāo)是m/e，縱坐標(biāo)是相對豐度相對豐度：原始質(zhì)譜圖上最強(qiáng)的離子峰為基峰，定為100%。其它離子峰以此基峰的相對百分值表示。丙酮的質(zhì)譜圖CH3—C—CH3||OCH3—C||O+CH3++二、離子峰表示

離子峰包括:

分子離子峰、碎片離子峰、同位素離子峰、重排離子峰、亞穩(wěn)離子峰和多電子離子峰等。（一）分子離子峰

分子受電子撞擊后，失去一個電子而生成帶正電荷的離子分子離子或母離子

M+e-→M＋+2e

特點:

(1)分子離子峰m/e數(shù)值,相當(dāng)于該化合物的相對分子質(zhì)量.(2)

位于質(zhì)譜圖的右端，因為m/e最大。

(3)相對強(qiáng)度取決于分子離子的穩(wěn)定性。物質(zhì)分析穩(wěn)定性:

芳香環(huán)<共軛多烯<烯<環(huán)狀化合物<羰基化合物<醚<酯<胺<酸<醇<高度分支的烴類(二)碎片離子峰

在高能量電子源轟擊情況下，分子離子處于激發(fā)狀態(tài)，原子間的一些鍵進(jìn)一步斷裂，產(chǎn)生質(zhì)量數(shù)較低的碎片，是獲取分子結(jié)構(gòu)相關(guān)信息的重要依據(jù)。

正己烷的質(zhì)譜分析中，常用的電離電壓為70電子伏特，使結(jié)構(gòu)裂解，產(chǎn)生各種“碎片”離子。正己烷（三）同位素離子峰

對鹵素有機(jī)物，F(xiàn)、I為單一元素;35Cl,37Cl3:1;79Br,81Br1:1;

對于多個Cl、Br化合物，有非常強(qiáng)的M+2，M+4，M+6同位素離子峰.

1.含Cl和Br原子

①含1個ClM:M+2=100:32.03:1MM+21個Cl1:1MM+21個Br②含1個BrM:M+2=100:97.31:1③含3個Cl

如CHCl3會出現(xiàn)：

M、M+2、M+4、M+6峰m/z118120122124MM+2M+4M+6豐度比272791符合二項式：a=3（輕）、b=1（重）、n=3原子數(shù)目

(a+b)n=(3+1)3=27+27+9+1

MM+2M+4M+6

輕質(zhì)重質(zhì)同位素1個Cl和1個Br(3+1)(1+1)=3+3+1+1=3:4:1M:M+2:M+4

（四）亞穩(wěn)離子峰

離子離開電離室到達(dá)收集器之前的過程中，發(fā)生分解而形成低質(zhì)量的離子所產(chǎn)生的峰。（子離子與中性碎片）（五）重排離子峰

兩個或兩個以上鍵的斷裂中，某些原子或基團(tuán)從一個位置轉(zhuǎn)移到另一個位置生成的離子。轉(zhuǎn)移基團(tuán)多為氫原子。①

分子中有一個雙鍵②

在γ碳位置上有H原子③

酮，醛，酸，酯羰基化合物，烯烴類和含苯環(huán)等化合物。重排離子峰產(chǎn)生過程2-戊酮（六）多電荷離子峰

非常穩(wěn)定的分子，可能失去兩個或兩個以上的電子，在的位置上出現(xiàn)多電荷峰.

如芳香類化合物

§2.4質(zhì)譜解析

解析未知物的圖譜，可按下述程序進(jìn)行。

第一步對分子離子區(qū)進(jìn)行解析（推斷分子式）（1）確認(rèn)分子離子峰，并注意分子離子峰對基峰的相對強(qiáng)度比，這對判斷分子離子的穩(wěn)定性以及確定結(jié)構(gòu)是有一定幫助的。（2）注意是偶數(shù)還是奇數(shù)，如果為奇數(shù)，而元素分析又證明含有氮時，則分子中一定含有奇數(shù)個氮原子。（3）注意同位素峰中M+1/M及M+2/M數(shù)值的大小，據(jù)此可以判斷分子中是否含有S、Cl、Br，并可初步推斷分子式。（4）根據(jù)高分辨質(zhì)譜測得的分子離子的m/z值，推定分子式。離子失去的碎片可能存在的結(jié)構(gòu)M-1H醛，某些醚及胺M-15CH3甲基M-18H2O醇類，包括糖類M-28C2H4，CO，N2,麥?zhǔn)现嘏?，COM-29CHO，C2H5醛類，乙基M-34H2S硫醇M-35ClM-36HCl氯化物M-43CH3CO，C3H7甲基酮，丙基M-45C00H

羧酸類M-60CH3COOH醋酸酯

第二步對碎片離子區(qū)的解析（推斷碎片結(jié)構(gòu)）（1）找出主要碎片離子峰。并根據(jù)碎片離子的質(zhì)荷比，確定碎片離子的組成。常見碎片離子的組成見表。（2）注意分子離子有何重要碎片脫去m/e離子可能的結(jié)構(gòu)類型29CHO、C2H5醛類、乙基30CH2NH2伯胺43CH3COCH3COC3H7丙基29、43、57、71等C2H5、C3H7直鏈烷烴39、50、71芳香化合物芳香化合物52、65、7760CH3COOH羧酸類、醋酸類91C6H5CH2芐基105C6H5CO苯甲?；谌教岢鼋Y(jié)構(gòu)式根據(jù)以上分析，列出可能存在的結(jié)構(gòu)單元及剩余碎片，根據(jù)可能的方式進(jìn)行連接，組成可能的結(jié)構(gòu)式

例1.一個羰基化合物，經(jīng)驗式為C6H12O，其質(zhì)譜見下圖，判斷該化合物是何物。

解：圖中m/z=100的峰可能為分子離子峰，那么它的分子量則為100。圖中其它較強(qiáng)峰有：85，72，57，43等。85的峰是分子離子脫掉質(zhì)量數(shù)為15的碎片所得，應(yīng)為甲基。2.m/z=43的碎片等于M-57，是分子去掉C4H9的碎片。3.m/z=57的碎片是C4H9＋或者是M-Me-CO。4.根據(jù)酮的裂分規(guī)律可初步判斷它為甲基丁基酮，裂分方式為：以上結(jié)構(gòu)中C4H9可以是伯、仲、叔丁基，能否判斷？圖中有一m/z=72的峰，它應(yīng)該是M-28，即分子分裂為乙烯后生成的碎片離子。只有C4H9為仲丁基，這個酮經(jīng)麥?zhǔn)现嘏藕蟛拍艿玫絤/z=72的碎片。若是正丁基也能進(jìn)行麥?zhǔn)现嘏牛藭r得不到m/z=72的碎片。因此該化合物為3-甲基-2-戊酮。例2.化學(xué)式C6H14O，試由質(zhì)譜圖推出其結(jié)構(gòu)

。解：圖中最大質(zhì)荷比的峰為m/z102，下一個質(zhì)荷比的峰為m/z87，二者相差15u，對應(yīng)一個甲基，中性碎片的丟失是合理的，可初步確定m/z102為分子離子峰。該質(zhì)譜分子離子峰弱，也未見苯環(huán)碎片，由此可知該化合物為脂肪族化合物。從m/z31、45、73、87的系列可知該化合物含氧且為醇、醚類型。由于質(zhì)譜圖上無M－18等有關(guān)離子，因此未知物應(yīng)為脂肪族醚類化合物。結(jié)合分子量102可推出未知物分子式為C6H14O。從高質(zhì)量端m/z87及強(qiáng)峰m/z73可知化合物碎裂時失去甲基、乙基（剩下的含氧原子的部分為正離子）。綜上所述，未知物的可能結(jié)構(gòu)有下列兩種：

m/z59、45分別對應(yīng)m/z87、73失28u，可設(shè)想這是經(jīng)四員環(huán)氫轉(zhuǎn)移失去C2H4所致。由此可見，未知物結(jié)構(gòu)式為（a），它產(chǎn)生m/z59、45的峰，質(zhì)譜中可見。反之，若結(jié)構(gòu)式為（b），經(jīng)四員環(huán)氫轉(zhuǎn)移將產(chǎn)生m/z45、31的峰，而無m/z59，但質(zhì)譜圖中有m/z59，而m/z31很弱，因此結(jié)構(gòu)式（b）可以排除。下面分析結(jié)構(gòu)式（a）的主要碎裂途徑：練習(xí)1、某化合物C4H8O的質(zhì)譜圖如下，試推斷其結(jié)構(gòu)。返回2:某一液體的化學(xué)式為C5H12O，質(zhì)譜數(shù)據(jù)如圖所示，試推測其結(jié)構(gòu)。物質(zhì)分析穩(wěn)定性:

芳香環(huán)<共軛多烯<烯<環(huán)狀化合物<羰基化合物<醚<酯<胺<酸<醇<高度分支的烴類課后作業(yè)：1.試述離子轟擊源和化學(xué)電離源的工作原理，并比較兩者的特點。2.有機(jī)化合物在離子源中可獲得哪些類型的離子？從這些離子的質(zhì)譜峰中可得到一些什么信息？3.試述色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的工作過程。

第4章紫外-可見光分光光度法

UltravioletandVisiblespectrophotometry UV-Vis10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm射線x射線紫外光紅外光微波無線電波可見光§1光譜概述光譜的劃分波譜區(qū)-射線波長5~140pm躍遷類型核能級X-射線遠(yuǎn)紫外光10-3~10nm10~200nm原子內(nèi)層電子近紫外光可見光200~400nm400~750nm原子外層電子/分子成鍵電子波譜區(qū)近紅外光中紅外光波長0.75~2.5m2.5~50m躍遷類型分子振動遠(yuǎn)紅外光微波射頻50~1990m0.1~100cm1~100m分子轉(zhuǎn)動電子、核自旋§1紫外-可見光分光光度法

基于物質(zhì)的分子對可見和紫外區(qū)域輻射的吸收而進(jìn)行分析的方法,廣泛用于無機(jī)物和有機(jī)化合物的定性、定量分析。紫外-可見吸收光譜波長范圍

遠(yuǎn)紫外光區(qū)(真空紫外區(qū)):

100-200nm近紫外光區(qū):200-400nm可見光區(qū):400-800nm1.1分子吸收光譜的產(chǎn)生1.物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動形式：（1）電子相對于原子核的運(yùn)動；（2）原子核在其平衡位置附近的相對振動；（3）分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動。2.對應(yīng)三種能級：電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級能量:電子能量Ee

、振動能量Ev

、轉(zhuǎn)動能量Er

而且:Εe>Εv>Εr

分子能量:E＝Ee+Ev+Er（1）電子能級:電子的躍遷能約為1-20eV，比分子振動能級差要大幾十倍，所吸收光的波長約為12.5-0.06m，主要在真空紫外到可見光區(qū)，對應(yīng)形成的光譜，稱為電子光譜或紫外、可見吸收光譜(2）振動能級:分子的振動能級差一般在0.05-1eV，需吸收波長約為25-1.25m的紅外光才能產(chǎn)生躍遷。在分子振動時同時有分子的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。這樣，分子振動產(chǎn)生的吸收光譜中，包括轉(zhuǎn)動光譜，故常稱為振-轉(zhuǎn)光譜。討論：（3）轉(zhuǎn)動能級:轉(zhuǎn)動能級間的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，產(chǎn)生此能級的躍遷，需吸收波長約為250-25m的遠(yuǎn)紅外光,吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外區(qū)。形成的光譜稱為遠(yuǎn)紅外光譜或分子轉(zhuǎn)動光譜；1.2電子躍遷類型

根據(jù)分子軌道理論，有機(jī)分子的分子軌道按能級不同，分為成鍵、非鍵和反鍵軌道；成鍵軌道或反鍵軌道又有π鍵和σ鍵之分。各級軌道能級如圖所示：σ→σ*

σ→π*PxPyPzPxPyPzπ→π*

π→σ*

n→π*n→σ*ππ*σ*σn哪些類型分子有紫外吸收？（1）σ→σ*躍遷指處于成鍵軌道上的σ電子吸收光子后被激發(fā)躍遷到σ*反鍵軌道

飽和烴類C-C鍵（2）n→σ*躍遷指分子中處于非鍵軌道上的n電子吸收能量后向σ*反鍵軌道的躍遷

含孤電子對雜原子飽和基團(tuán)（-OH，-NH2）（3）π→π*躍遷指不飽和鍵中的π電子吸收光波能量后躍遷到π*反鍵軌道。

不飽和基團(tuán)（—C＝C—，—C＝O）（4）n→π*躍遷指分子中處于非鍵軌道上的n電子吸收能量后向π*反鍵軌道的躍遷。含孤電子對雜原子不飽和基團(tuán)（-C≡N，C＝O)電子躍遷所處的波長范圍吸收能量的次序為：

σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π*在近紫外區(qū)和可見區(qū)有吸收的物質(zhì)需具備不飽和結(jié)構(gòu)。2.3基本概念（1）生色團(tuán):分子中能吸收紫外光或可見光的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)叫做生色團(tuán)或色基。象C=C、C=O、C≡C等都是生色團(tuán)。（2）助色團(tuán):有些原子或基團(tuán)，本身不能吸收波長大于200nm的光波，但它與一定的基團(tuán)相連時，則可使該基團(tuán)所產(chǎn)生的吸收峰向長波長方向移動。并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的原子或基團(tuán)叫做助色團(tuán)。特點：助色團(tuán)一般是帶有p電子(非鍵電子對)的基團(tuán)。例如：

（3）長移和短移(紅移和藍(lán)移)

長移:某些有機(jī)化合物因反應(yīng)引入含有非鍵電子對的基團(tuán)（助色團(tuán)）使吸收峰向長波長移動的現(xiàn)象稱為

長移或紅移，這些基團(tuán)稱為向紅基團(tuán)；短移:使吸收峰向短波長移動的現(xiàn)象稱為短移或藍(lán)移，引起藍(lán)移效應(yīng)的基團(tuán)稱為向藍(lán)基團(tuán)。

1.4分子結(jié)構(gòu)與紫外吸收光譜1.飽和烴化合物

飽和烴類化合物只含有單鍵（σ鍵），只能產(chǎn)生σ→σ*躍遷，由于電子由σ被躍遷至σ*反鍵所需的能量高，吸收帶位于真空紫外區(qū)，如甲烷和乙烷的吸收帶分別在125nm和135nm。2.簡單的不飽和化合物

不飽和化合物由于含有π鍵而具有π→π*

躍遷，π→π*躍遷能量比σ→σ*小，但對于非共軛的簡單不飽和化合物躍遷能量仍然較高，位于真空紫外區(qū)。最簡單的乙烯化合物，在165nm處有一個強(qiáng)的吸收帶，近紫外區(qū)仍然檢測不到。

當(dāng)烯烴雙鍵上引入助色基團(tuán)時，π→π*吸收將發(fā)生紅移，甚至移到紫外光區(qū)。原因是助色基團(tuán)中的n電子可以使π→π*躍遷能量降低，烷基可產(chǎn)生超共軛效應(yīng)，也可使吸收紅移，不過這種助色作用很弱。3.共軛雙烯

在不飽和烴類分子中，當(dāng)有兩個以上的雙鍵共軛時，隨著共軛系統(tǒng)的延長，*躍遷的吸收帶將明顯向長波方向移動，吸收強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。