LCMS(ESI)的基本原理及应用分析

LCMS(ESI)的基本原理及应用内容大气压离子化质谱法ESI离子源的结构、原理ESI的适用范围质谱图谱解析大气压电离质谱（API–MS）API-MS是在大气压条件下的质谱离子化技术的总称：•对引入系统的样品进行电离并继续质量分析的过程。•API-MS可以用下面的模式操作：(1)电喷雾离子化(ESI)(2)气动辅助电喷雾（也叫离子喷雾）(3)大气压化学电离（APCI）(4)大气压光致电离（APPI）API-MS操作的四种模式的主要特征电喷雾：使用电场产生带电液滴继尔通过离子蒸发分析离子的电离过程。气动辅助电喷雾：与电喷雾（上面）相同，除了最初的液滴形成是由于气动喷雾的结果。大气压化学电离(APCI)：气相化学电离(CI)过程中溶剂相当于CI反应气来使样品电离。大气压光致电离(APPI):Krypton氪灯产生的紫外光电离气相样品或参加随后的气相反应。LC/MS技术的相对适用性液质联用技术的相对适用范围分子量分析物的极性电喷雾(ESI)GC/MS大气压化学电离源(APCI)1000100,00010,000非极性极性API-MS是一个针对液相样品(HPLC,FIA,Infusion)的检测方法。样品经去溶剂、离子化，按质荷比被分析和检测。适用于一个宽的化合物范围fg-pg灵敏度定性信息大气压电离质谱仪(API-MS)APCIESIEI仪器结构大气压电离-电喷雾电离源API-ElectrosprayIonSource大气压电离-电喷雾电离(API-ElectrosprayIonization)电喷雾电离－离子形成的必要步骤现代仪器上的气动喷雾和干燥，减小了这些参数的影响。•步骤1溶液中的电离•样品的pKa•溶液的pH•步骤2喷雾•表面张力和粘度•气动辅助•步骤3去溶剂•干燥气温度和流速•步骤4离子从溶液中解吸•溶解能•步骤5气相中的离子反应步骤1－在如溶液中何产生离子？酸/碱化学性质M-NH2+酸[M-NH3]++酸-M-COOH+碱[MCOO]-+碱+缔合（对类似糖的中性物质）M°+Na+[M-Na]+（碱金属，如20mM乙酸钠）衍生化形成离子或酸/碱产物步骤2－气动辅助电喷雾－产生带电液滴含有约100,000电荷、直径2mm的带电溶剂液滴由于溶剂组成或流速，气动喷雾减小了液滴的大小对粘度和表面张力的偏离喷雾柱体、端板和毛细管上的场使液滴带电步骤3－带电液滴的去溶剂加热的氮气蒸发了液滴，增加了电荷/体积比。Rayleigh极限是带电液滴能够存在的最大电荷/体积比。当电荷超过这个极限时，发生库仑破裂。热干燥气体步骤4－从溶液中解吸离子当液滴的场强超过分析物在溶液中的溶解能时，离子解吸进入气相。带电残余物离子蒸发步骤5－气相中的离子反应通过离子传输区域时从大气压喷雾室的反应中会发生质子转移和电荷交换反应。这个高压区允许发生1000次离子/分子反应。•质子转移与HPLC添加剂相比，如：氨、三乙胺（质子亲合力分别为206和232kcal/mole），样品具有较低质子亲合力的会丢失一个质子，变成中性或形成加合离子，如[M+NH4]+帽电压裂解区雾化气压力干燥气温度和流速雾化气压力200mL/min10-20psig200-400mL/min20-30psig400-800mL/min30-50psig800mL/min50-70psig干燥气流速(6-12L/Min)含水高需更高的流速如果太底，液滴会导致谱图中的尖峰干燥气温度蒸汽压越低的溶剂温度越高开始为300-350C帽电压用FIA优化(2000-5000)开始3000V在负离子模式，注意高的室电流或兰色光辉（电晕针显示）：当这现象发生时须降低帽电压电喷雾喷雾室设置由于液滴不完全干燥导致的尖峰100000200000300000min5101520254000080000120000Dryinggas:300癈,6l/minDryinggas:350癈,12l/min在ES中干燥气设置的作用液滴产生噪音更大的谱图2000400060008000221.1271.1447.1485.1507.120040060080010005000100001500020000122.1150.1271.1469.2485.1507.1Dryinggas:300癈,6l/minDryinggas:350癈,12l/min在ES中干燥气设置的作用含杂原子的样品通过引入可接受一个电荷的化合物在溶液中是多电荷的样品在溶液中是离子的化合物适用于热喷雾的样品当不能引入电荷时避免极其非极性的样品适合电喷雾的样品样品在溶液中为离子态:儿茶酚胺、硫酸酯共轭物、丁基胺有可诱导电离的化合物：甲醇含杂原子的化合物：氨基甲酸酯类，苯并二氮杂草类溶液中带多电荷：蛋白质、多肽、低聚核甘酸溶液化学参数流速样品的pK,溶液pH溶液导电性应避免的样品尤其非极性的样品：PAHs,PCBs电喷雾需考虑的ESI的电离模式的选择原则ESI(+)：-适应于碱性样品，含有仲氨或叔氨基时可优先考虑-适合酸性系统：容易加合质子ESI(-)：-适应于酸性样品，含氯、含溴和多个羟基时可尝试使用-在碱性系统中：易失去质子对于本身离子流较弱的样品建议-在酸性系统中做ESI(+)质谱常用术语1、分子离子(molecularion)自由基（radical）离子M•+。很活泼，易碎裂而产生广义的碎片离子2、准分子离子(quasi-moleculanrion)由软电离技术产生的质子或其他阳离子加合离子以及去质子化或其他阴离子加合离子。3、碎片离子(fragmention)电离后具有过剩内能的分子离子能以多种方式裂解生成碎片离子。4、多电荷离子(multiply-chargedion)5、同位素离子(isotopicion)ESI正、负离子模式常见离子:正离子模式：［M+H］+［M+1］+［M+Na］+［M+23］+［M+K］+［M+39］+［M+NH4］+［2M+18］+［2M+H］+［2M+1］+［2M+Na］+［2M+23］+负离子模式：［M-H］-M-1ES模式下的单电荷离子Chemstation得到的质谱图常见的A+2同位素峰值质谱图相关概念总离子色谱图(TIC)---分析时间内所有扫描获得的离子流强度对时间作图所得的色谱图提取离子色谱图(EIC)—根据监测化合物分子量提取其产生的离子流强度对时间作图所得的色谱图.质谱棒状图---不同质量的离子质荷比与其相对的离子强度所形成的谱图Thanks!