气相色谱质谱课件

气相色谱/质谱的简单介绍气相色谱的工作原理•实质上气相色谱分离是利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次（１０３－１０６）的分配（吸附－脱附－放出）。由于固定相对各种组分的吸附能力不同（即保存作用不同），因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰。GasChromatographyDetector热导(TCD)：热导系数差异（通用性）火焰电离(FID)：火焰电离（有机物）电子俘获(ECD)：化学电离火焰光度(FPD)：分子发射氮磷(NPD)：热表面电离原子发射(AED)：原子发射（通用性）红外(FTIR)：分子吸收质谱(MS)：电离和质量色散相结合pptrillionppbppmppthousandpercent1ppm=1ng1Lm1mgLiter1LmLiter==TCDFIDECDAEDPIDNPD(N)NPD(P)MSD(SIM)(SCAN)FPD(S)IRDELCDELCD(SorN)(X)10-15fg10-12pg10-9ng10-6mg10-3mgGC检测器比较质量分析器四极质量分析器扫描速度快，并可从正离子到负离子检测自动切换，而且灵巧轻便，价格便宜，是GC-MS中最流行的质量分析器。离子阱质量分析器飞行时间质量分析器质量分析器质量下限质量上限使用范围四极杆离子阱飞行时间扇形场1~101~101~101~10500~4000500~6000500~1061000~15000小分子、多电荷离子大分子小分子、多电荷离子大分子小分子、大分子小分子、中等大小分子质谱仪的主要性能指标质量范围质谱仪器能检测的最低和最高质量,质量范围取决于质量分析器的类型。m/z不是m质量下限高，得不到低质量端的特征离子；质量上限低，不能检测分子量高于质量上限的分子离子。质量分析器质量准确度用途类型四极杆离子阱飞行时间扇形场0.1u0.1u0.0001u0.0001u给出整数质量给出整数质量精确质量和元素组成精确质量和元素组成低分辨低分辨高分辨高分辨•1.GC-MS能做什么？•2.GC-MS的对象局限性•3.为什么选择GC-MS？气相色谱－质谱分析的应用GC-MS联用分析的灵敏度高，适合于低分子化合物(相对分子质量＜1000）的分析，尤其适合于挥发性成分的分析。•在药物的生产、质量控制和研究中•在中药挥发性成分的鉴定•食品和中药中农药残留量的测定•体育竞赛中兴奋剂等违禁药品的检测•环境监测（1）分离效率高：复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。（2）灵敏度高：可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量.（3）分析速度快：一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4）应用范围广：适用于沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。不足之处：对高沸点、难挥发，热稳定性差、化学性质极为活泼或强腐蚀性物质不能用GC测定。应用范围受到限制，在所有的有机物分析中只有15~20%能用GC进行分离分析。NIST05库：163198种化合物的谱图、CAS号、分子式等信息GC-MS的一些概念•1.进样量1-2uL，进样浓度1ppm以下（水、酸、碱不可行）•2.分离温度，约325度以下（由色谱柱决定）•3.色谱柱决定分离效果，相似相溶原理•4.同系物按碳数大小顺序出峰•5.GC-MS可以不基线分离•（通过出峰时间和碎片离子定性）•6.定量离子只有一个，质谱扫描范围1-700amu•7.GC-MS载气常用He，纯度99.999%。•8.GC-MS必须设置溶剂延迟。•GC柱容量(克)30ng=30x10-9g•Mass分析损失99.9%气相色谱操作条件的选择OptimizationofGCColumnPerformance1载气（Carriergas）：种类，速度2色谱柱（Column）：固定液，柱长3柱温（Columntemperature）4进样量气相色谱柱气相色谱柱填料管填充柱(PackedColumn)融熔石英固定液毛细管柱(CapillaryColumn)内径(I.D.)2-4毫米长度0.5-5米(2米最常用)填料涂覆有0.5-25%固定液的担体固定液理论塔板数一般都很小内径（I.D.）0.1，0.25，0.32，0.53毫米长度5-100m(30m最常用)材质融熔石英固定液理论塔板数一般都较大C15|C15C18|C18C12|C12C15|C15C18|C18C12|C12C23|C23C15|C15C18|C18C12|C12C23|C23170℃等温分析C12-C15分离的比较好。高沸点化合物出峰晚和峰较宽。230℃等温分析高沸点化合物出峰会比较早。TheseparationofC12-C15ispoor.C12-C15分离的比较差。100℃-10℃/min-280℃程序升温分析正构烷烃出峰间隔相等的低沸点的化合物的分离度较好高沸点的化合物出峰也较早柱温与分离的关系IsothermalAnalysis|等温分析同系物,按碳数从小到大的顺序出峰正构醇的混合物在等温分析时，通常出峰早的化合物峰形较尖锐，通常出峰晚的化合物峰形较宽乙酸酯类混合物甲醇乙醇正丙醇正丁醇乙酸甲酯乙酸乙酯乙酸正丙酯碳数1保留时间的对数234乙酸酯类混合物正构醇的混合物同系物的碳数(沸点)和保留时间的对数之间大致成的线性关系。程序升温分析同系物中碳数的较小先出峰正构醇的混合物乙酸酯类混合物乙酸甲酯乙酸乙酯乙酸正丙酯含碳数1保留时间234乙酸酯类混合物正构醇的混合物同系物的碳数(沸点)和保留时间之间大致成的线性关系。(出峰时间间隔几乎相等)甲醇乙醇正丙醇正丁醇样品注入方法气体样品:0.2-1毫升液体的样品:1-2uL注入太多样品--造成峰形变差及进样口污染注入GC的样品体积各种不同溶剂的汽化体积(在进样口250℃及140kPa的情况下）1uL2uL异辛烷110uL220uL正已烷140uL280uL甲苯170uL340uL乙酸乙酯185uL370uL丙酮245uL490uL二氯甲烷285uL570uL二硫化碳300uL600uL乙腈350uL700uL甲醇450uL900uL水1010uL2020uL进样量溶剂溶剂的闪蒸注入方法吸入样品前吸溶剂和适当体积的空气进入注射器,而且调整针杆到刻度。进样口123uL0溶剂空气注射1uL样品进入GC。溶剂留在针尖部分。123uL0样品溶液123uL0吸入１uL样品空气123uL0防止进样误差测试时使用同一个注射器，样品进样体积可保持一致。因为是(样品+少量溶剂)的方式进样,峰面积(包括溶剂)会变化。定量时必需使用标准曲线。标准样品的抽取时需要使用与样品一样的方式，操作较麻烦。吸空气进入针部分质谱仪OutletQuadrupolesQuadrupoles离子源质量分析器检测器*IonformationandcollimationIonseparationandspeciationHighVacuumPumpMechanicalPumpIondetectionandamplification样品导入真空系统VacuumManifold离子源电子轰击源（EI）是GC-MS中最常用的离子源优点：①谱图重现性好②有较多的碎片离子，提供丰富的结构信息③灵敏度高化学电离源（CI）也是GC-MS配置的离子源之一（软电离，分子离子峰）相近的峰宽平滑对称的峰形适当的EM电压合适的丰度值Lowwaterandair正确的质量分配典型的相对丰度自动调谐报告合适的同位素比例手动调谐：检漏（28,18,32,69）自动调谐：调整仪器状态色谱－质谱的扫描模式及其提供的信息色谱-质谱联用分析扫描模式全扫描（fullscanning）选择离子监测(SIM)色谱－质谱三维谱X坐标表示质荷比m/z，Y坐标表示时间或连续扫描的次数，Z坐标表示离子流的强度(离子丰度)。全扫描全扫描是质量分析器在给定的时间范围内对给定质荷比范围进行无间断地扫描，获得样品中每一个组分（或在某一特定时刻）的全部质谱。在这种扫描模式下，可以获得各种定性和定量信息。总离子流色谱图（TIC）是总离子流强度随时间（扫描次数）变化的色谱图其中对应某一时间点的峰高是该时间点流进的组分的所有质荷比的离子强度的加和。给出保留值、峰高和峰面积提取离子流色谱图（EIC质谱图将全扫描得到的所有碎片离子的质荷比与其对应的离子流的相对强度作图M+给出总离子流色谱图上每一个色谱峰的质谱用途：用于目标化合物检测和复杂混合物中杂质的定量分析。参数的设置：1化合物特征离子（分子离子、特征碎片离子或重排离子）定量离子、辅助定量离子2离子扫描停留时间3质量窗口0.1特点：比全扫描模式有更高的灵敏度，因排除了干扰，峰形较好，提高了信噪比，适于定量分析。不用于未知物鉴定。选择离子检测操作流程：依次启动计算机、气相色谱、质谱的电源进入化学工作站view菜单tune/vacuumcontrolpumpdown2~4h,调谐设定仪器操作参数采样分析谱图检索积分定量谱图检索应注意的问题：（１）相似系数的使用：90%比较可靠60%可靠性较差注：并非匹配率较高的化合物就一定是未知物，异构体、同系物和结构比较相似的化合物谱图也比较相似，所以匹配率相近。（2）影响谱图库检索的因素：A仪器调谐方式不对，导致离子相对强度不对；B采集数据或处理谱图时，设定的检测质量范围不合适；C色谱分离不好，得到的不是单一组分的质谱图，而是共流出的混合物谱图；D谱图处理或选择不当（平均谱、峰顶谱、峰起点谱等）。（3）谱图分析：计算分子量、分析碎片离子、研究断裂方式等。（4）色谱峰纯度判别：自动判别色谱峰纯度，解叠共流出组分（Automatedmassspectrometrydeconvolutionandidentificationsystem,AMDIS)8、谱图检索Librarysearch作为定性分析的手段，应用日益广泛。NIST检索系统的基本功能：（1）质谱数据查询：化合物识别码（ID）、化学文摘登记号（CAS）、化合物名称、分子式、分子量、特征离子等信息，查阅或打印所需要的质谱图。（2）质谱图比较：将未知化合物质谱图和谱库中标准谱图逐一进行比较，然后按相似系数由高到低顺序排列（概率匹配，PBM，probability-basedmatching)。任意指定两张谱图进行比较，找出它们差别。GC-MS定量分析GC/MS定量的优势：1、可在色谱峰不完全分离的情况下，用质量色谱法或选择性离子检测，对其中的每个化合物分别定量。2、可通过多种方法检测色谱峰纯度，因而定量结果更加准确可信，当前GC/MS（或GC/MS/MS）常被作为定量检测的最终确定方法。GC/MS定量应注意的问题：1、仪器校准不可少2、定性要准确3、峰面积要准确积分4、标准曲线的线性范围Slide34Restricted