色譜質(zhì)譜學生

色譜質(zhì)譜學生第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三一色譜的原理第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三色譜的原理第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三色譜分離機制第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三1898

W.Wien

發(fā)現(xiàn)帶正電荷的離子束在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)。1910

J.J.Thompson

使用簡單的電場-磁場組合裝置,獲得了拋物線族的質(zhì)譜,證明了20Ne,22Ne兩種同位素的存在。1918

A.J.Dempster

采用電子轟擊技術使分子離子化。

1919

F.W.Aston

制得了第一臺速度聚焦質(zhì)譜儀。提出每種同位素的質(zhì)子和中子在結合成原子核時,具有特定的質(zhì)量虧損(并非整數(shù)值)。1942

商品MS出現(xiàn),用于石油精煉和橡膠工業(yè)。二質(zhì)譜的原理

2.1質(zhì)譜的發(fā)展第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三◆質(zhì)譜不屬波譜范圍◆質(zhì)譜圖與電磁波的波長和分子內(nèi)某種物理量的改變無關◆質(zhì)譜是分子離子及碎片離子的質(zhì)量與其相對強度的譜,譜圖與分子結構有關◆質(zhì)譜法進樣量少,靈敏度高,分析速度快◆質(zhì)譜是唯一可以給出分子量,確定分子式的方法,而分子式的確定對化合物的結構鑒定是至關重要的。

2.2質(zhì)譜特點：第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)真空系統(tǒng)加速區(qū)進樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測器

2.3質(zhì)譜儀框圖IonisationsourceIonseparationDetectorOutput第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三離子源和質(zhì)量分析器的壓力在10–4~10–5Pa和10–5~10–6Pa

大量氧會燒壞離子源的燈絲；用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電；引起額外的離子－分子反應，改變裂解模型，譜圖復雜化。2.4質(zhì)譜儀構造:真空系統(tǒng)第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三進樣方式：1氣體可通過儲氣器進入離子源。2易揮發(fā)的液體，在進樣系統(tǒng)內(nèi)汽化后進入離子源。3難揮發(fā)的液體或固體樣品，通過探針直接插入離子源。進樣系統(tǒng)第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三分子失去電子，生成帶正電荷的分子離子

分子離子可進一步裂解，生成質(zhì)量更小的碎片離子

M+eM+.+2eM-.小于1%M+.A+.++B+CD++.中性分子或碎片R.50-70eV離子源第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三◆質(zhì)量分析器是質(zhì)譜計的核心◆不同類型的質(zhì)量分析器構成不同類型的質(zhì)譜計

◆不同類型的質(zhì)譜計其功能，應用范圍，原理，

實驗方法均有所不同。

質(zhì)量分析器

第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三檢測記錄系統(tǒng)

質(zhì)量分析器分離并加以聚焦的離子束，按m/z的大小依次通過狹縫，到達收集器,經(jīng)接收放大后被記錄。第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三電子轟擊電離ElectronImpactIonization,EI化學離子化ChemicalIonization,CI場電離，場解吸FieldIonizationFD,FieldDesorptionFD快原子轟擊FastAtomBombardment,FAB基質(zhì)輔助激光解析電離Matrix-AssistedLaserDesorptionIonization,MALDI電噴霧電離ElectrosprayIonization,ESI大氣壓化學電離AtmosphericPressureChemicalIonization,APCI離子化的方法第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三電子轟擊電離又稱為電子轟擊，或電子電離。是應用最普遍，發(fā)展最成熟的電離方法。轟擊電壓50-70eV,有機分子的電離電位一般為7-15eV。可提供豐富的結構信息。有些化合物的分子離子不出現(xiàn)或很弱。

電子轟擊電離EI第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

離子室內(nèi)的反應氣（甲烷等；壓力10~100Pa，分子數(shù)目是樣品的103~105倍），經(jīng)過電子（電子能量100~240eV）轟擊，產(chǎn)生離子，再與試樣相互碰撞，產(chǎn)生準分子離子。特點：最強峰為準分子離子；譜圖簡單；不適用難揮發(fā)試樣；化學電離

（ChemicalIonization，CI）第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三場致電離FieldIonization

FieldDesorption（FI，F(xiàn)D）電壓：7-10kV；d<1mm；強電場將分子中拉出一個電子；分子離子峰強；碎片離子峰少；不適合化合物結構鑒定；第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

當樣品蒸汽接近或接觸帶高正電位的金屬針時，在強電場的作用下發(fā)生電離。要求樣品分子處于氣態(tài)，靈敏度不高，應用逐漸減少。場電離FI第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

樣品不需汽化,預先附在處理好的場離子發(fā)射體上,送入離子源,然后通以微弱電流,使樣品分子從發(fā)射體上解吸下來,并擴散至高場強的場發(fā)射區(qū),進行離子化。

適用于難汽化,熱不穩(wěn)定的樣品.如:糖類，肽類，金屬有機化合物，聚合物等。場解吸FD

第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

惰性氣體Ar或Xe的原子首先被電離并被加速，使之具有高的動能，在原子槍(atomgun)內(nèi)進行電荷交換反應：

Ar+（高動能的）+Ar（熱運動的）→Ar（高動能的）+Ar+（熱運動的）高動能的Ar或Xe原子束再轟擊樣品分子使其離子化

快原子轟擊

FastAtomBombardment（FAB）

第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

MALDI可使熱敏感或不揮發(fā)的化合物由固相直接得到離子。

待測物質(zhì)的溶液與基質(zhì)的溶液混合后蒸發(fā)，使分析物與基質(zhì)成為晶體或半晶體，用一定波長的脈沖式激光進行照射時，基質(zhì)分子能有效的吸收激光的能量，使基質(zhì)分子和樣品分子進入氣相并得到電離。

MALDI適用于生物大分子，如肽類，核酸類化合物?？傻玫椒肿与x子峰，無明顯碎片峰。此電離方式特別適合于飛行時間質(zhì)譜計。

基質(zhì)輔助激光解析電離

Matrix-AssistedLaserDesorptionIonization

(MALDI)第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三RayleighLimitReached++++++++++-----++++++++++-----++++++--++++++--Evaporation++ChargedDroplets試樣離子準分子離子AnalyteIonsSolventIonClustersSalts/IonpairsNeutrals++++++++--其他離子電噴霧電離（ESI）第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三大氣壓化學電離源(APCI)

它的結構與電噴霧源大致相同，不同之處在于APCI噴咀的下游放置一個針狀放電電極，通過放電電極的高壓放電，使空氣中某些中性分子電離，產(chǎn)生H3O+，N2+，O2+和O+等離子，溶劑分子也會被電離，這些離子與分析物分子進行離子-分子反應，使分析物分子離子化，這些反應過程包括由質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電荷交換產(chǎn)生正離子，質(zhì)子脫離和電子捕獲產(chǎn)生負離子等。第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)量分析器

磁分析器,靜電分析器磁分析器-單聚焦質(zhì)譜計只有一扇形磁場的質(zhì)量分析器又稱為磁分析器。加速后離子具有一定的動能:（），該動能是由離子在加速電場獲得的電勢能（zV）轉(zhuǎn)化的。第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三單聚焦磁場分析器收集器離子源BS1S2磁場R方向聚焦；相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚；分辨率不高第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三雙聚焦分析器離子源收集器磁場電場S1S2+-方向聚焦：

相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚；能量聚焦：

相同質(zhì)荷比，速度(能量)不同的離子會聚；

質(zhì)量相同，能量不同的離子通過電場和磁場時，均產(chǎn)生能量色散；兩種作用大小相等，方向相反時互補實現(xiàn)雙聚焦；第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三四極質(zhì)量分析器–四極質(zhì)譜計

四極質(zhì)譜結構簡單，價廉，體積小，易操作，無磁滯現(xiàn)象，掃描速度快，適合于GC-MS,LC-MS。分辨率不高。+ElectronBeamABCSampleinIonBeam第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三離子漂移管-飛行時間質(zhì)譜計

（TimeofFlighMS,TOF-MS）

TOF-MS的核心部分是一個無場的離子漂移管

加速后的離子具有相同的動能

m/z小的離子，漂移運動的速度快，最先通過漂移管，到達檢測器。

m/z大的離子，漂移運動的速度慢，最后通過漂移管，到達檢測器。

檢測通過漂移管的時間(t)及其相應的信號強度，可得到質(zhì)譜圖，t為或s數(shù)量級。

適合于生物大分子，靈敏度高，掃描速度快，結構簡單，分辨率隨m/z的增大而降低。第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三傅立葉變換質(zhì)譜計

FourierTransform–MassSpectrometer,FT-MS傅立葉變換質(zhì)譜計應該是傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜計，是受FT-NMR的啟迪。利用不同m/z的離子，在磁場B的作用下，各自產(chǎn)生不同的回旋頻率。若施加一射頻場，使其頻率等于某一m/z離子的回旋頻率，則離子就會吸收能量而激發(fā)。離子從射頻場吸收能量，稱之離子的回旋共振。激發(fā)的離子運動速度(v)增大，運動軌道半徑(r)增大，稱之離子的回旋運動的激發(fā)。第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三離子阱質(zhì)量分析器特定m/z離子在阱內(nèi)一定軌道上穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，改變端電極電壓，不同m/z離子飛出阱到達檢測器；第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)譜術語

基峰:

RI100,

質(zhì)荷比:

m/z,z=1,z=2;

m的計算：組成離子的各元素同位素的質(zhì)子和中子之和。

精確質(zhì)量:精確質(zhì)量的計算基于天然豐度最大的同位素的精確原子量，如：

1H1.007825、12C12.000000、14N14.003074、16O15.994915·····精確度與質(zhì)譜計的分辨率有關。

第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三A+2同位素第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三三氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術眾所周知，氣相色譜法是一種分離揮發(fā)性有機混合物很好的方法，但它的定性是利用各組分的保留時間來確定。這樣定結構的能力較差，特別是遇到分析完全未知的欲定性組分，就更困難了。而隨著定性及定結構分析儀器的技術發(fā)展（如質(zhì)譜、紅外等）和計算機突飛猛進的強大功能，分析家設計出一種小型臺式氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的儀器。它集氣相色譜以及質(zhì)譜的各自所長，分離、定性一氣快速呵成。目前從事檢驗、有機物分析的實驗室?guī)缀醵及袵C/MS作為主要的定性確認手段之一，在很多情況下亦用GC/MS進行定量分析。第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

氣-質(zhì)聯(lián)用儀系統(tǒng)一般由下圖所示的各部分組成。第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

氣/質(zhì)聯(lián)用法除了具有毛細管柱氣相色譜法的功能外，與其它氣相色譜法比較，有以下一些性能和操作上的區(qū)別：1．GC/MS方法定性參數(shù)增加，定性可靠。因GC/MS方法不僅與GC方法一樣能提供保留時間，而且還能提供EI質(zhì)譜圖，由質(zhì)譜圖所顯示的分子離子峰的準確質(zhì)量、碎片離子峰強度比、同位素離子峰同標準譜庫比對，檢索出相應的化合物，給出結構式。2．GC/MS方法是一種通用的色譜檢測方法，但靈敏度卻遠高于GC方法中通用檢測器（FID、TCD等）中任何一種。因測定化合物的質(zhì)譜，只需少量樣品。常用量約1毫克，最少用量只需幾微克。第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三3．采用GC/MS方法中提取離子色譜、選擇離子檢測等技術可降低化學噪聲的影響，分離出總離子圖上尚未分離的色譜峰。4．在GC/MS方法中選擇衍生化試劑時，要求衍生化物在一般的離子化條件下能產(chǎn)生穩(wěn)定的、合適的質(zhì)量碎片。5．電子轟擊離子源（EI）要求被測有機樣品必須能汽化。不能汽化或汽化時發(fā)生分解的有機化合物不能使用電子轟擊源電離。正因如此，氣相色譜所分析的有機化合物也必須是能汽化的，換言之，進入氣相色譜爐的樣品必須要在色譜柱能承受的溫度下汽化。第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

氣/質(zhì)聯(lián)用是解決復雜樣品全組分定性定量分析的有力工具。在分析檢測和研究的領域中起著越來越重要的作用，特別是在有機化合物常規(guī)檢測工作中幾乎成為一種必備的手段。如石化、化工、食品（香味、營養(yǎng)成分、添加劑、農(nóng)殘等）、環(huán)保、藥物研究、生產(chǎn)、質(zhì)控以及進出口許多領域的眾多環(huán)節(jié)中都要用到GC/MS；法庭醫(yī)學中各類案件的現(xiàn)場采集物分析（嘔吐液、血液等）、毒藥、毒品檢驗與鑒定；甚至體育競技運動中，國際公認用GC/MS對運動員進行興奮劑檢測數(shù)據(jù)可靠。第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三

四液相色譜離子阱質(zhì)譜聯(lián)用儀第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三安捷倫液相色譜/離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)在線真空脫氣機

二元或四元梯度液相泵

自動進樣器

柱溫箱二極管陣列檢測器第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三多環(huán)芳烴的液質(zhì)分析結果第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三Versatilesources各種離子源選擇更多第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三安捷倫1100液質(zhì)聯(lián)用儀接口－增強靈敏度錐孔設計(Cone)－離子截取區(qū)小“sweetspot”平面設計具有較大離子截取區(qū)“sweetspot”用于離子的捕獲，另外帶有可控溫的氮氣流防止不帶電荷的中性物質(zhì)進入毛細管離子截取區(qū)+++++++加熱氮氣安捷倫設計++++++++++++傳統(tǒng)設計第四十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三Agilent1100LC/MSTRAP應用范圍在蛋白質(zhì)及多肽分析中的應用在天然產(chǎn)物分析中的應用在農(nóng)藥合成及農(nóng)藥殘留分析中的應用在染料(如偶氮染料)分析中的應用;表面活性劑分析中