色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀

色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀18.4.1概述質(zhì)譜：純物質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析色譜：化合物分離色譜-質(zhì)譜聯(lián)用：共同優(yōu)點(diǎn)類型：GC-MS；GC-IR；LC-MS；CZE-MS（毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜）困難點(diǎn)：載氣(或流動(dòng)液)的分離；出峰時(shí)間監(jiān)測(cè)；儀器小型化；關(guān)鍵點(diǎn)：接口技術(shù)。第2頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天18.4.2GC-MS聯(lián)用儀器SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometerSeparationIdentificationBACDADBCMS第3頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天GC-MS中的分子分離器填充柱色譜需要分子分離器分離載氣,濃縮試樣分子。毛細(xì)管色譜柱可直接與質(zhì)譜聯(lián)結(jié)。

分子分離器類型：

微孔玻璃式、半透膜式和噴射式三種。噴射式分子分離器：

由一對(duì)同軸收縮型噴嘴構(gòu)成，噴嘴被封在一真空室中?？勺龀啥嗉?jí)。第4頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的三維譜圖第5頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天色譜-四極質(zhì)譜聯(lián)用儀第6頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天儀器結(jié)構(gòu)色譜-四極桿質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)示意圖第7頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天儀器與結(jié)構(gòu)第8頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀第9頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天18.4.3LC-MS聯(lián)用儀器發(fā)展比GC-MS晚，80年代中期實(shí)用化。主要問題：溶劑去除。LC流速：0.5～數(shù)mL

真空泵抽氣速度100

L

熱不穩(wěn)定，揮發(fā)度低，生物分子電離。關(guān)鍵：特殊接口與電離源技術(shù)（提出有27種）實(shí)際應(yīng)用：熱噴霧，80年代較多應(yīng)用，后被APCI取代快原子轟擊大氣壓化學(xué)電離：

APCI

電噴霧電離：ESI第10頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.電噴霧電離接口RayleighLimitReached++++++++++-----++++++++++-----++++++--++++++--Evaporation++ChargedDroplets試樣離子準(zhǔn)分子離子AnalyteIonsSolventIonClustersSalts/IonpairsNeutrals++++++++--其他離子電噴霧電離：毛細(xì)管加電壓3～６kV，液滴表面電荷密度增加到臨界點(diǎn)，靜電場(chǎng)的排斥力大于表面張力，液滴越來越小。第11頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天Electrospray，ESI電噴霧電離流出液在高電場(chǎng)下形成帶電噴霧，在電場(chǎng)力作用下穿過氣簾。氣簾的作用：霧化；蒸發(fā)溶劑；阻止中性溶劑分子。第12頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天電噴霧電離分子不裂解，產(chǎn)生多電荷離子，相對(duì)分子質(zhì)量Mr計(jì)算：選相鄰峰，電荷n，n+1m1=(Mr+n)/2m2=(Mr+n+1)/(n+1)計(jì)算結(jié)果如表。不適用于非極性化合物第13頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天電噴霧電離-多電荷離子第14頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天大氣壓化學(xué)電離（APCI）熱噴霧(100～120

C)+化學(xué)電離；適用于熱穩(wěn)定化合物分析。第15頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天大氣壓化學(xué)電離（APCI）DielectriccapillaryHighwattageheaterHPLCinletCoronadischargeneedleVaporizerNebulizergas+++++++++++++++++++++++第16頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天大氣壓化學(xué)電離

（APCI）

LC-APCI-MS

分析譜圖第17頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.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(dá)檢測(cè)器。第18頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.LC-MS(離子阱)聯(lián)用儀器結(jié)構(gòu)示意圖第19頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天LC-MS(四極桿)聯(lián)用儀器結(jié)構(gòu)示意圖第20頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天18.4.4毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用儀器與液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的原理基本相同。三個(gè)問題：1.幾十

kV的電壓，緩沖溶液，安全；2.毛細(xì)管電泳流速1

L，直接連接，破壞層流；3.進(jìn)樣量很?。╢mol），需要高靈敏度。接口：電噴霧ESI第21頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天CE-ES-MS聯(lián)用儀器接口示意圖第22頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天CE-ES-MS聯(lián)用儀器結(jié)構(gòu)示意圖第23頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天18.4.5ICP-MS聯(lián)用儀器（無機(jī)質(zhì)譜）ICP具有很高的原子化效率，可分析眾多元素。第24頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天ICP-MS聯(lián)用儀接口示意圖第25頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天ICP-MS聯(lián)用儀器特點(diǎn)1.樣品在大氣壓下送入系統(tǒng)；2.樣品在高溫下進(jìn)行完全氣化和分解；3.樣品原子化、離子化比例高；4.大多數(shù)元素產(chǎn)生的是單電荷離子5.離子能量分散很?。?.ICP不需要真空的離子源7.離子源處于低電位，可配置簡(jiǎn)單的質(zhì)量分析器缺點(diǎn)：高溫，需特殊材料；離子源氣壓高第26頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天18.4.6MS-MS聯(lián)用儀器（多級(jí)質(zhì)譜）1.MS-MS聯(lián)用的作用

得到更多的分子離子和碎片離子的結(jié)構(gòu)信息。早期：主要將亞穩(wěn)離子作為一種研究對(duì)象。亞穩(wěn)離子：指離子源出來的離子，不穩(wěn)定，前進(jìn)過程中發(fā)生了分解，丟掉一個(gè)中性碎片后生成的新離子。母子關(guān)系

結(jié)構(gòu)研究20世紀(jì)80年代：軟電離技術(shù)（ESI、APCI、FAB、MALDI等），基本上都只有準(zhǔn)分子離子，沒有結(jié)構(gòu)信息，更需要串聯(lián)質(zhì)譜法得到結(jié)構(gòu)信息。第27頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天MS-MS與GC-MS比較第28頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天MS與

MS-MS

聯(lián)用儀

分析結(jié)果對(duì)比第29頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.MS-MS聯(lián)用的主要串聯(lián)方式（1）空間串聯(lián)碰撞活化室將前級(jí)質(zhì)譜儀選定的離子打碎，由后一級(jí)質(zhì)譜儀分析。扇形磁場(chǎng)(B)電場(chǎng)(E)串聯(lián)方式：BEB；EBE；BEBE四極桿串聯(lián)方式：三級(jí)Q-Q-Q混合型串聯(lián)方式：BE-Q；Q-TOF；EBE-TOF(飛行時(shí)間)MS活化MS選擇分析第30頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天MS-MS聯(lián)用方式示意圖BE型BEB型Q-Q-Q型三級(jí)四極質(zhì)譜儀第31頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天混合型MS-MS聯(lián)用方式示意圖BEQQ組合QEB組合第32頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）時(shí)間串聯(lián)MS活化MS前一時(shí)刻選定-離子，在分析器內(nèi)打碎后，后一時(shí)刻再進(jìn)行分析。

兩類：離子阱質(zhì)譜儀；回旋共振質(zhì)譜儀時(shí)間上進(jìn)行選擇。無論是哪種方式的串聯(lián)，都必須有碰撞活化室，從第一級(jí)MS分離出來的特定離子，經(jīng)碰撞活化后，再經(jīng)第二級(jí)MS進(jìn)行質(zhì)量分析，取得更多的信息。

第33頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.碰撞活化分解軟電離：準(zhǔn)分子離子峰，碎片很少，缺結(jié)構(gòu)信息。準(zhǔn)分子離子

“打碎”

碎片離子質(zhì)譜分析串聯(lián)質(zhì)譜：碰撞活化、碰撞誘導(dǎo)分解(Collisionactivateddissociation,CAD；CollisionInduceddissociation,CID)技術(shù)把離子“打碎”。磁式質(zhì)譜儀：離子加速電壓超過1000V，高能CAD方式四極桿，離子阱：不超過100V，低能CID。Ar

碰撞室離子能量EMS1MS2第34頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.MS-MS串聯(lián)質(zhì)譜工作方式和主要信息（1）三級(jí)四極(Q-Q-Q)的工作方式和信息Q1：四級(jí)桿用于質(zhì)量分離Q2：四極桿用于碰撞活化(CID)Q3：四極桿用于質(zhì)量分離主要工作方式有四種第35頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天主要工作方式：a子離子掃描：MS1選定-質(zhì)量，CID碎裂，MS2掃描得子離子譜。b母離子掃描：MS2選定一子離子，MS1掃描，得到的是能產(chǎn)生選定子離子的那些離子，即母離子譜。c中性丟失譜掃描：MS1和MS2同時(shí)掃描。保持固定的質(zhì)量差，只有滿足相差-固定質(zhì)量的離子才得到檢測(cè)。d多離子反應(yīng)監(jiān)測(cè)：MS1選擇一或幾個(gè)特定離子，碰撞碎裂,由其子離子中選出一特定離子，只有同時(shí)滿足MS1和MS2選定的一對(duì)離子時(shí),才有信號(hào)產(chǎn)生。

第36頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)離子阱質(zhì)譜儀MS-MS工作方式和信息

A階段：打開電子門，基礎(chǔ)電壓置于低質(zhì)量的截止值，使所有的離子被阱集,利用輔助射頻電壓拋射掉所有高于被分析母離子的離子。B階段：增加基頻電壓，拋掉低于被分析母離子的離子。收集即將碰撞活化的離子。C階段：利用加在端電極上的輔助射頻電壓激發(fā)母離子，使其與阱內(nèi)本底氣體碰撞，D階段：掃描基頻電壓,拋射并接收所有CID過程形成的子離子，獲得子離子譜。多級(jí)子離子譜，還可以提供母離子譜,中性丟失譜和多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）。

第37頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天(3)FT質(zhì)譜儀MS-MS工作方式和信息

FTMS的掃描方式：快速掃頻脈沖對(duì)所有離子“同時(shí)”激發(fā)。

MS-MS功能的FTMS：其快速掃頻脈沖可以選擇性的留下頻率“缺口”，用頻率“缺口”選擇性的留下欲分析的母離子，其它離子被激發(fā)并拋射到接收極。使母離子受激，使其運(yùn)動(dòng)半徑增大又控制其軌道不要與接收極相撞。此時(shí)母離子在室內(nèi)與本底氣體或碰撞氣體碰撞產(chǎn)生子離子。再改變射頻頻率接收子離子。還可由子離子譜中選一個(gè)離子再做子離子譜。離子損失很少，F(xiàn)TMS可以做到5-6級(jí)子離子譜。

第38頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天(4)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的源后裂解

離子在飛行過程中如果發(fā)生裂解，新產(chǎn)生的離子仍然以母離子速度飛行。因此在直線型漂移管中觀測(cè)不到新生成的離子。采用帶有反射器的漂移管；新生成的離子與其母離子動(dòng)能不同，可在反射器中被分開。這種操作方式稱為源后裂解（Postsourcedecomposition，PSD）。通過PSD操作可以得到結(jié)構(gòu)信息，可以認(rèn)為反射型TOFMS也具有MS-MS功能。TOF-TOF串聯(lián)質(zhì)譜儀已經(jīng)出現(xiàn)。第39頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天18.4.7質(zhì)譜儀性能指標(biāo)1.質(zhì)量范圍質(zhì)譜儀所能夠進(jìn)行分析的樣品的相對(duì)原子質(zhì)量（或相對(duì)分子質(zhì)量）范圍。通常采用原子質(zhì)量單位（unifiedatomicmassunit，符號(hào)u）進(jìn)行度量。原子質(zhì)量單位是由12C來定義的，即一個(gè)處于基態(tài)的12C中性原子的質(zhì)量的1/12，即第40頁(yè),共44頁(yè)，2024年2月25日，星期天質(zhì)量范圍:質(zhì)量范圍是質(zhì)譜儀所能測(cè)定的離子質(zhì)荷比的范圍。GC-MS：質(zhì)量范圍達(dá)到800即可；LC-MS：質(zhì)量范圍要寬。對(duì)于單電荷離子，質(zhì)量范圍實(shí)際上就是可以測(cè)定的分子量范圍；對(duì)于電噴霧源，形成的多電荷離子，盡管質(zhì)量范圍只有幾千，但可以測(cè)定的分子量可達(dá)10萬以上。質(zhì)量范圍的大小取決于質(zhì)量分析器。四極桿分析器的質(zhì)量范圍上限一般在1000左右，也有的可達(dá)3000，而飛行時(shí)間質(zhì)量分析器可達(dá)幾十萬。

第41頁(yè),共44頁(yè)，2024年2