色譜聯(lián)用技術(shù)

關(guān)于色譜聯(lián)用技術(shù)色譜的定性分析氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)氣相色譜-傅里葉紅外光譜聯(lián)用技術(shù)液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)液相色譜-傅里葉變換紅外光譜聯(lián)用技術(shù)第2頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)問題儀器接口除去色譜柱后流出物的載氣，保留組分協(xié)調(diào)色譜儀和質(zhì)譜儀之間的壓力和流量(抽真空)質(zhì)譜掃描速度滿足氣相色譜出峰速度快第3頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第4頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第5頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天進(jìn)樣系統(tǒng):將分析樣品導(dǎo)入離子源的裝置;包括:直接進(jìn)樣,GC,LC及接口,參考物或靶氣氣體進(jìn)樣等離子源:使被測(cè)樣品分子離子化成為帶電離子的裝置,并對(duì)離子進(jìn)行加速使其進(jìn)入分析器

質(zhì)量分析器:將離子按不同質(zhì)荷比(m/z)大小分離的分析部分;離子通過分析器后,按不同質(zhì)荷比分開,并將相同的質(zhì)荷比離子聚焦在一起,從而形成質(zhì)譜。

檢測(cè)分析器:接收離子束并將電信號(hào)放大的裝置

控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):處理并給出分析結(jié)果,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)還可以控制質(zhì)譜儀進(jìn)行各項(xiàng)工作真空系統(tǒng):利用機(jī)械泵,擴(kuò)散泵或分子泵等,抽取離子源和分析器的空氣并達(dá)到高真空,使離子從離子源到達(dá)接收器質(zhì)譜儀的組成及其主要作用

第6頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天基本原理 磁聚焦質(zhì)譜四級(jí)桿質(zhì)譜飛行時(shí)間質(zhì)譜第7頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天磁聚焦質(zhì)譜如果在離子源被電離的樣品分子質(zhì)量為m，電荷為z(e)，(S1)加速電壓為V，（電場(chǎng)作用能量為：zV；則離子被加速的速度為v，獲得動(dòng)能為：1/2mv2。

1/2mv2=zV(1)受到磁場(chǎng)（磁場(chǎng)強(qiáng)度B）中磁力的作用，沿磁場(chǎng)曲線半徑R的軌道發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，此離子受到離心力作用，即mv2/R。同時(shí)，該力與磁力（向心力）zvB達(dá)到相當(dāng)時(shí)，此離子才能通過磁場(chǎng)，進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)被記錄。

mv2/R=zvB(2)第8頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、單聚焦磁質(zhì)譜離子源內(nèi)：磁場(chǎng)中：向心力：zeV=(1/2)mv2

離心力：zevB=(mv2)/rmz:電荷數(shù)，V：加速電壓，m：離子質(zhì)量B：磁場(chǎng)強(qiáng)度，rm：運(yùn)動(dòng)的曲率半徑不同質(zhì)荷比離子的偏轉(zhuǎn)半徑不同V:有8000v和10000vm/z=(ermB2)/(2V)

磁場(chǎng)的作用：1.質(zhì)量色散

2.方向聚焦第9頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天發(fā)展最快：毛細(xì)管氣相色譜與四極桿臺(tái)式質(zhì)譜聯(lián)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、掃描速度快、靈敏度和分辨率相對(duì)小，但能滿足一般實(shí)驗(yàn)室要求通過加在四極桿上的交變電壓，改變電壓和頻率進(jìn)行掃描。從而允許一定質(zhì)量（速度）的離子通過四極場(chǎng)到達(dá)接受器（是電場(chǎng)掃描）。四極桿臺(tái)式質(zhì)譜第11頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天通過加在四極桿上的交變電壓，改變電壓和頻率進(jìn)行掃描。從而允許一定質(zhì)量（速度）的離子通過四極場(chǎng)到達(dá)接受器（是電場(chǎng)掃描）。

m/z=2E/v2

其中：E=電壓（離子動(dòng)能），v=離子速度

四極（型）質(zhì)譜優(yōu)點(diǎn)掃描速度快，價(jià)格便宜，體積小，目前已開發(fā)出臺(tái)式儀器被廣泛使用。質(zhì)量范圍窄，分辨率有限（目前，還不能測(cè)定高分辨）缺點(diǎn)第12頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天++++第13頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天利用相同能量的帶電離子，由于質(zhì)量的差異而具有不同速度的原理，實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量的離子以不同時(shí)間通過相同的漂移距離（領(lǐng)域）到達(dá)接受器。飛行時(shí)間質(zhì)譜第14頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天利用相同能量的帶電離子，由于質(zhì)量的差異而具有不同速度的原理，實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量的離子以不同時(shí)間通過相同的漂移距離（領(lǐng)域）到達(dá)接受器。m/z=2E/v2,v=d/t代入左式得到m/z=Kt2(k=2E/d2)(d：飛行距離；t：飛行時(shí)間)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀優(yōu)點(diǎn)掃描速度快，靈敏度高，質(zhì)量范圍寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉等缺點(diǎn)分辨率相對(duì)低。但是，現(xiàn)在已經(jīng)提高到10000以上分辨率第15頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天FlightTubeDetectorIonSourceWhatisTimeofFlight(TOF)?Thelighterionsstrikethedetectorbeforetheheavierions.This“timeofflight”canbeconvertedtomass4-25kV第16頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天質(zhì)譜分析的主要電離技術(shù)及其應(yīng)用范圍：EI-MS:高揮發(fā)性、一般分子量≤1,000Da的化合物CI-MS:高揮發(fā)性、一般分子量≤1,000Da的化合物FAB-MS:熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)性、中等極性，分子量≤3,000Da的化合物……ESI-MS:熱不穩(wěn)定、中至高極性，可檢測(cè)到數(shù)十萬Da分子量的化合物，混合物，此外（包括APCI-MS，相對(duì)弱極性分子）真正實(shí)現(xiàn)了LC-MS技術(shù)。MALDI-(Tof)MS:主要用于蛋白質(zhì)等生物大分子的測(cè)定（可檢測(cè)到近百萬Da分子量）。第17頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天EICIFABESIMALDI第18頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天電子轟擊電離方法（EI）是通過具有一定能量的（轟擊）電子直接作用于被氣化的樣品分子，使其電離的離子化技術(shù)；分別實(shí)現(xiàn)樣品的氣化與離子化的典型方法，也是應(yīng)用最長(zhǎng)久的經(jīng)典方式。由于首先對(duì)被測(cè)樣品在進(jìn)樣系統(tǒng)中的玻璃管或金屬管中加熱氣化，同時(shí)在一定能量的電子轟擊下實(shí)現(xiàn)電離，因此EI技術(shù)屬于‘硬’電離方法。EI法（ElectronImpactIonization）第19頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天M+e-

Mz++(z+1)e-(z

1)(1)M+e-

M-

?(2)第20頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天技術(shù)成熟，離子源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；峰重現(xiàn)性好，具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)及圖譜庫(kù)、適用于檢索；離子化效率高，碎片離子多，提供一定的結(jié)構(gòu)信息缺點(diǎn)（應(yīng)用范圍比較窄）

不適合極性大、熱不穩(wěn)定性化合物；分子量有限，一般≤1,000Da。第21頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天CI法亦是一種樣品的汽化與離子化分別實(shí)施的電離法典型它也不適合對(duì)易熱分解的化合物，但是，因?yàn)橐秒x子分子反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)離子化，因此是‘軟電離’法。是其它軟電離法，如FAB、MALDI、APCI、TSP等的基礎(chǔ)，同時(shí)是氣相離子化學(xué)的主要技術(shù)。在CI離子源中，首先用電子轟擊導(dǎo)入的反應(yīng)氣體，使其離子化?；瘜W(xué)電離法（CI,ChemicalIonization）第22頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天 由于離子源中充滿反應(yīng)氣體，而且相對(duì)為高壓（1~數(shù)Torr,即~102級(jí)Pa），因此發(fā)生多次離子—分子碰撞，通過交換電荷發(fā)生離子—分子反應(yīng)，還與過量的反應(yīng)氣體發(fā)生‘二次’離子等。B+e-

B+?+2e-(1)(電子電離)B+?+B

(B+H)++(B-H)?(2)（氫轉(zhuǎn)移）

(B-H)+or(B-H)-(3)（多次反應(yīng)）

b-orb-

?(4)（碎片離子）

B+e-

B-

?(5)第23頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天概念快原子轟擊電離法是，用高速原子（離子）槍射出的數(shù)kV的高速中性原子束（Ar,XeorCs+離子）對(duì)溶解在底物中的樣品溶液進(jìn)行轟擊，產(chǎn)生[M+H]+or[M]+

等離子的電離法。

FAB法的關(guān)鍵是選擇適當(dāng)?shù)模ɑ|(zhì)）底物，從而,可以進(jìn)行從低極性到較高極性的范圍較廣的有機(jī)化合物測(cè)定，是目前應(yīng)用比較廣的電離技術(shù)?？煸愚Z擊法(FAB,FastAtom

Bombardment)第25頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)高速中性原子(離子）轟擊底物溶液后，在發(fā)生‘爆發(fā)性’汽化的同時(shí)，發(fā)生分子間沖突，離子—分子反應(yīng)，從而，產(chǎn)生（解離性）氫質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)[1]和[2]式及[3]式，以及與（電子轟擊法相似）的轟擊離子化反應(yīng)[4]等.

(M+B)+Afast

[M+H]++[B-H]-+A[1](M+B)+Afast

[M-H]-+[B+H]++A[2]M+[B+H]+

[M+H]++B[3](M+B)+Afast

M+

+B+A+e-[4]

M：樣品分子B：底物分子

Afast:高速原子（離子）第26頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天

產(chǎn)生的分子離子一般，常見的[M+H]+離子根據(jù)底物脫氫以及分解反應(yīng)產(chǎn)生的[M-H]+容易提供電子的芳烴化合物產(chǎn)生M+?甾類化合物、氨基霉素等還產(chǎn)生[M+NH4]+糖甙、聚醚等一般可（產(chǎn)生）觀察到[M+Na]+第27頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天大氣壓電離技術(shù)（atmosphericpressureionization,API）顧名思義是一種常壓電離技術(shù)，它不需要真空API技術(shù)包括電噴霧（ESI）和大氣壓化學(xué)電離（atmosphericpressurechemicalionization,APCI）兩種離子化技術(shù)電噴霧離子化法（ESI，ElectrosprayIonization）第28頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第29頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天樣品溶液由泵輸送從毛細(xì)管流出的瞬間，在霧化氣（N2）、強(qiáng)電場(chǎng)（2～5kV）和近于大氣壓的干燥氣體（N2）的作用下，溶液在毛細(xì)管端口發(fā)生噴霧，產(chǎn)生高電荷的液體微粒（液滴），所以稱之為‘電噴霧隨著液滴中溶劑的揮發(fā)液滴逐漸縮小，當(dāng)電荷間的斥力克服了液滴的內(nèi)聚力時(shí)，發(fā)生“庫(kù)侖爆炸”（Coulomicexplosion）。較小的液滴繼續(xù)蒸發(fā)，電場(chǎng)增強(qiáng)，離子向表面移動(dòng)，表面的離子密度越來越大，最終導(dǎo)致離子從表面蒸發(fā)，產(chǎn)生單電荷或多電荷離子第30頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天它是（目前）最軟的電離技術(shù)，通常只產(chǎn)生分子離子峰，因此可以測(cè)定不穩(wěn)定的極性化合物，并可直接測(cè)定混合物。多電荷離子的形成，可以分析生物大分子，如蛋白質(zhì)和寡核苷酸等。通過調(diào)節(jié)離子源參數(shù)（改變?nèi)渝F體電壓），可以控制離子在離子源內(nèi)的斷裂，從而給出結(jié)構(gòu)信息（源內(nèi)CID）。主要特點(diǎn)第31頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天FAB-MS譜ESI-MS譜第32頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天基質(zhì)輔助激光解吸離子化法MALDI（Matrix-AssistedLaserDesorptionIonization）第33頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天試樣溶解或懸浮于基質(zhì)中，激光束輻射到基質(zhì)和試樣分子上?；|(zhì)吸收激光束能量后汽化，部分試樣分子伴隨基質(zhì)的汽化而解吸。基質(zhì)吸收大部分激光能量，減少了試樣分子被激光能量破壞及過度電離成碎片離子。激光：固體氮激光，紫外光波長(zhǎng)：337nm

功率：106~108W/cm2

脈沖時(shí)間：10-6~10-9秒第34頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣質(zhì)聯(lián)用的條件柱條件1-2mL/min，最大5mL/min內(nèi)徑0.25-0.32mm掃描條件選定質(zhì)量范圍選擇離子檢測(cè)第35頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天總離子流圖質(zhì)量碎片圖氣質(zhì)聯(lián)用給出的信息第36頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第37頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣質(zhì)聯(lián)用質(zhì)譜譜庫(kù)及檢索簡(jiǎn)介電子轟擊質(zhì)譜70eV檢索標(biāo)準(zhǔn)電離條件按特定程序進(jìn)行比較相似度由高到低列出化合物第38頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天NISTNIST/EPA/NIHWiley庫(kù)農(nóng)藥庫(kù)、藥物庫(kù)、揮發(fā)油庫(kù)常用的質(zhì)譜譜庫(kù)：檢索方式：在線檢索離線檢索第39頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天電子轟擊離子源，70eV譜庫(kù)中的為純物質(zhì)(本底扣除功能)選擇合適的質(zhì)譜圖相似度結(jié)合其他信息如基峰、分子離子峰及雜原子等用已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)照定性檢索條件：第40頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣象色譜-傅里葉紅外光譜聯(lián)用傅里葉紅外光譜儀光源Micheison干涉儀探測(cè)器計(jì)算機(jī)第41頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天高分辨率波數(shù)精度高掃描速度快光譜范圍寬靈敏度高FTIS的特點(diǎn)：第42頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天色譜柱選擇寬口徑，厚液膜的涂璧開管柱柱前氣化光管體積與色譜峰體積相匹配光管溫度控制在200℃以下GC-FTIR的GC條件：第43頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天應(yīng)用復(fù)雜有機(jī)混合物定性、定量分析的有效手段

在環(huán)保、醫(yī)藥、化工、石油工業(yè)、食品、香料和生化等領(lǐng)域第44頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天液相質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)LC-MS聯(lián)用存在的技術(shù)難題壓力匹配流量匹配氣化問題第45頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天LC-MS接口直接液體導(dǎo)入移動(dòng)帶式接口熱噴霧接口粒子束接口電噴霧電離接口第46頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天LC-MS分析條件的選擇：接口的選擇正負(fù)離子模式的選擇流動(dòng)相的選擇溫度的選擇第47頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第48頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第49頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第50頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第51頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第52頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第53頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天液相色譜-傅里葉紅外光譜聯(lián)用多數(shù)化合物的紅外光譜吸收較弱，要求樣品量大HPLC的流動(dòng)相具有紅外吸收第54頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天流動(dòng)池接口：平板式投射柱式投射流動(dòng)池柱內(nèi)ATR流動(dòng)池第55頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第56頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10章液相色譜樣品預(yù)處理色譜分析的全過程樣品的采集取樣點(diǎn)的選擇和樣品收集，樣品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存樣品的制備待測(cè)組分與干擾組分分離、轉(zhuǎn)化成可分析形態(tài)色譜分析數(shù)據(jù)處理和結(jié)果的表達(dá)第57頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天液相色譜的要求可溶解不會(huì)發(fā)或難揮發(fā)的樣品過濾樣品不適合直接分析含量低含有干擾基質(zhì),粘滯流體、膠體溶液、固體第58頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天混懸液：濾過離心沉降液體：固相萃取液液萃取稀釋蒸發(fā)蒸餾微滲析冷凍干燥第59頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天固體：固液萃取索氏提取強(qiáng)制流動(dòng)浸出均勻化超聲溶解加速溶劑萃取自動(dòng)索氏提取超臨界流體萃取微波輔助提取熱提取第60頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第61頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天第62頁(yè),共72頁(yè)，2024年2月25日，星期天在水中有較低的溶解度具有揮發(fā)性與HPLC檢測(cè)技術(shù)相容具有極性并可形成氫鍵，以利于提高有機(jī)相中