有机质谱仪简介

测试中心人员和分工人员分管仪器何以能NMR余珍GC,GC/MS,UV,[α]丁靖垲GC,GC/MS,HPLC吴玉HPLC,MS,IR梁惠玲MS,IR有机质谱仪简介目录一、质谱仪构造二、电离方式三、常用质量分析器特点四、质谱送样要求五、有机质谱应用一、仪器构造1.质谱仪定义：不带电荷的有机化合物分子电离后形成带电离子，这些离子按质荷比（m/z或m/e）由小到大的顺序排列而成的图谱，称有机质谱获得有机质谱的仪器称为有机质谱仪2.仪器构造离子源—质量分析器——————检测器———控制终端EI四极杆(Quadruple)光电倍增管FD离子阱(IonTrap)电子倍增器FAB磁场(Magnet)ESI飞行时间（TOF）APCI离子回旋共振（FT-ICR）APPI串联质量分析器MALDI不同离子源与不同质量分析器组合,构成检测功能、检测质量数范围、适于分析化合物不相同的质谱仪分析测试中心拥有的质谱仪VGAutoSpec3000二、电离方式(或离子源)离子源不同,电离机理不同,适于分析的化合物也不相同反之,做质谱分析前,应粗略判断待测有机化合物类型,以便有效地选择离子源1.EI离子源(电子轰击)EI:ElectronImpact离子的形成：样品（溶液或固体，放入样品杯）↓在电离盒中受热气化分子↓受20-70eV电子流撞击失去一个外层电子↓正电荷分子离子↓裂解碎片离子文献：1）Aston,F.W.(1919),Phil.Mag.,38,707.2)Dempster,A.J.(1918),Phys.Rev.,11,316.3)Nier,A.O.(1947),Rev.Sci.Instrum.,18,398.图谱特征：分子离子、碎片离子2.FAB离子源(快原子轰击)FAB:Fastatombombardment离子形成过程：样品（溶液）+基质（甘油Gly,MW92或间-硝基苄醇MNBA,MW153）↓涂抹于惰性金属靶表面液膜↓受离子流（Cs+）撞击发生离子-分子反应（电荷交换、质子转移）↓离子溅射↓施加引出电压（+、-）带电荷离子文献：1）Cotter,R.J.(1980),Anal.Chem.,52,1767.2)Udseth,H.R.(1981),Anal.Chem.,53,29.图谱特征：准分子离子[M+1]+或[M-1]-、碎片离子、倍峰离子、加合离子3.ESI离子源(电喷雾电离)ESI:Electrosprayionization离子形成过程：样品溶液↓1）挤压泵注射;2）流动注射;3）LC喷雾针（加3-4KV高电压，针口处置1根放电电极）↓雾状带电液滴↓去溶剂，液滴变小、表面电荷密度增大、同电荷相斥带电离子（从液滴释放出来）文献：1)Mann,M.(1990),Org.MassSpectrom.,25,575.2)*Fenn,J.B.(1990),MassSpectrom.Rev.,9,37.图谱特征：准分子离子[M+1]+或[M-1]-、加合离子[nM+Na]+、多电荷离子4.APCI离子源(大气压化学电离)APCI:AtmosphericPressureChemicalIonization离子形成过程：样品溶液+诱导溶剂(水、氨水、铵盐、氧等)↓注射受热雾化器（加1-2KV高电压，其中置1根放电电极）↓诱导溶剂被电离样品分子与诱导溶剂离子碰撞↓引发质子转移反应质子化离子文献：Huertas,M.L.andFontan,J.(1975)EvolutionTimesofTroposphericPositiveIons,AtmosphericEnviron.9,1018.图谱特征：准分子离子[M+1]+或[M-1]-、加合离子5.APPI离子源(大气压光化学电离)APPI:Atmosphericpressurephotoionization离子形成过程：样品溶液+光诱导溶剂(甲苯)↓注射受热雾化器↓溶剂分子被氪光管发射的光子电离样品分子与光诱导溶剂离子碰撞↓引发质子转移反应质子化离子文献：Revel’skii,I.A.(1991),Chem.Physichem.MethodsAnal.,243-248.图谱特征：准分子离子[M+1]+、加合离子6.MALDI离子源(基质辅助式激光解析电离)MALDI:Matrixassistedlaserdesorptionionization离子形成过程：样品溶液↓滴加点加基质的靶点(基质常用芥子酸CAC)（1个样品盘通常设100个靶点）↓激光照射靶点离子溅射↓施加引出电压（+、-）带电荷离子文献：1）Karas,M.(1989),Int.J.MassSpectrom.IonProcesses,92,231.2)Karas,M.(1988),Anal.Chem.,60,2299.图谱特征：准分子离子[M+1]+或[M-1]-、加合离子[M+Na]常用离子源选择依据电离方式适合测定的有机化合物类型离子出现型式EI易挥发、热稳定化合物（萜类、生物碱、黄酮、香豆素）[M]+,较多碎片离子FAB所有类型化合物(MW3,000Da)FAB+，弱极性和中等极性化合物FAB-，配糖体、羧酸、多酚[M+1]+,[M-1]-,较少碎片离子ESI中等极性和强极性化合物(MW100,000Da)ESI+、-选择等同于FAB+、-[M+1]+,[M-1]-,[M+Na]+APCI中等极性化合物(MW10,000Da)APCI+、-选择等同于FAB+、-[M+1]+,[M-1]-,加合离子APPI弱极性化合物(MW3,000Da)(长链共轭烯烃)[M+1]+,加合离子MALDI热不稳定、大分子化合物(MW1,000,000Da)（蛋白质、核酸、多糖）[M+1]+,[M-1]-,[M+Na]+三、常用质量分析器特点质量分析器可测质量数范围(Da)/分辨率应用四极杆0~1,100/1,000测分子量;与EI联用,可发现裂解位点、可检索(带NIST谱库)离子阱0~2,000/1,000测分子量;发现裂解位点(做多级质谱)磁场0~10,000/60,000测分子量;测分子式;与EI、FAB联用,发现裂解位点飞行时间0~20,000/100,000测分子量;测分子式离子回旋共振0~1,000,000/300,000测分子量;测分子式;发现裂解位点(做多级质谱)串联质量分析器取决于使用的单个质量分析器发现裂解位点(做碰撞诱导裂解CID)串联质谱原理1.启动CID(碰撞诱导裂解)设施:碰撞气(常用氮气或氦气)↓质量分析器1(Q1)→碰撞室→质量分析器2(Q2)2.设定联动扫描(子离子扫描/母离子扫描/中性质量丢失)Q1中选定离子A→CID→Q2中检测碎片离子B+C子离子扫描：跟踪某选定离子的裂解结果母离子扫描：追寻某选定离子的来源中性质量丢失:寻找丢失某确定质量数(如43)的离子四、质谱送样要求◆严禁使用氘代溶剂溶解的样品溶液◆样品量：0.01—1mg◆填写使样品易溶的溶剂，但事先不要溶解样品◆选择合适的电离方式和需要的测试项目◆选择精确质量测定时，务必提供化合物所含元素、原子个数或原子个数范围质谱分析卡年月日姓名：单位：电话：样品编号：溶解溶剂：分子式：分子量：分析内容：（请选择）EIFAB+FAB-ESI+ESI-APPI+APPI-LC/MS分子量测定MALDI-MALDI+分子式测定ESIAPPIMALDI子离子ESIAPPIMALDI（以上二项请附相应电离方式的常谱图）分析记录备注：五、有机质谱应用1.获得有机化合物分子量2.获得有机化合物分子式有效误差10ppm或10mDa有效误差10ppm或10mDa有效误差10ppm(或10mDa)精确原子量表3.获得有机化合物结构中官能团连接位点4.与HPLC联用,获得混合物中各成分分子量5.与HPLC和串联质量分析器联用,建立中药有效成分指纹图谱6.利用质谱检测的高灵敏度(1pg)和标准品,开展药代动力学研究、兴奋剂检测以及痕量爆炸物检测等工作