第三章、離子化方法

1、第三章、離子化方法離子化方法思考題：樣品分子為什么首先要離子化才能進(jìn)行質(zhì)譜分析？樣品分子電離是質(zhì)譜測定的必要條件。只有帶電的離子才能在質(zhì)量分析器中被分離。離子化方法的研究一直是質(zhì)譜分析的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。第一節(jié)、電子轟擊離子化 是通用的電離法電離法，是使用高能電子束從試樣分子中撞出一個(gè)電子而產(chǎn)生正離子，即 M + e M+。+2e 式中M為待測分子，M+。為分子離子或母體離子。 思考題：1.EI的應(yīng)用范圍2.EI的特點(diǎn) 使用最廣泛，譜庫最完整； 電離效率高； 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便； 分子離子峰強(qiáng)度較弱或不出現(xiàn)(因電離能量最高)。3.EI中通常的能量為多少？轟擊電子能量改變對質(zhì)譜的影響有哪些？4.為什么

2、四極質(zhì)譜、FTMS、離子阱質(zhì)譜會出現(xiàn)MH+，而磁質(zhì)譜很難出現(xiàn)MH+。5.EI適用于何種質(zhì)量分析器？第二節(jié)、化學(xué)電離離子化一、化學(xué)電離離子二、自身化學(xué)電離離子化一、化學(xué)電離離子化（Chemical Ionization, CI） 化學(xué)電離源一般在1.31021.3103Pa 。 通過 離子離子 - - 分子反應(yīng)分子反應(yīng) 來進(jìn)行。試劑氣通常為甲烷CH4。首先用高能電子，使CH4電離產(chǎn)生CH5+和C2H5+，即： CH4+e CH4+2e CH4+ CH3+ H CH4+和CH3+很快與大量存在的CH4分子起反應(yīng)，即： CH4+ CH4 CH5+ CH3 CH3+ CH4 C2H5+H2 小量樣品（

3、試樣與甲烷之比為11000）導(dǎo)入離子源，試樣分子（SH）發(fā)生下列反應(yīng)： CH5+ SH SH2+ +CH4 C2H5+SH S+ C2H6 SH2+ 和S+然后可能碎裂，產(chǎn)生質(zhì)譜。PCI 甲烷反應(yīng)機(jī)理甲烷反應(yīng)機(jī)理CH4e-HCH3CH4CH4+CH3+MMM-H+CH5+CH3CH4M+H+230eVPCINCISpectra思考題：1.什么情況下需要采用CI？2.CI離子源的壓力為1torr，EI為10-5-10-6 torr，為什么？3.CI的用途4.比較CI和EI的靈敏度5.CI實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確質(zhì)量測定是否容易？6.CI的局限性二、自身化學(xué)電離離子化（Self-chemical ionizati

4、on,SCI) FTMS和離子阱的內(nèi)離子源中出現(xiàn)的特殊方法。 樣品分子本身在電子轟擊時(shí)產(chǎn)生CH5+、 C2H5+ 、 C3H7+ 等可提供質(zhì)子的碎片離子，通過增加離子在阱中的運(yùn)動時(shí)間，提高它們和分子的碰撞幾率，提高M(jìn)H+的強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)CI。 紅霉素EI和SCI質(zhì)譜圖乙醚乙醚SCI反應(yīng)所得到質(zhì)譜的反應(yīng)所得到質(zhì)譜的NIST98庫檢索結(jié)果庫檢索結(jié)果 烯丙醇烯丙醇FTMS分子離子反應(yīng)質(zhì)譜圖分子離子反應(yīng)質(zhì)譜圖 OH+m /z 58m /z 41m /z 27m /z 31orOO+orm /z 57OH+or-H2O+orm /z 67OH2H+CH2OH+-H2Oor+m /z 81-H2OOH+m

5、/z 97OOor+m /z 97O+-H2OOHOHOOH+思考題：1.FTMS中SCI的特點(diǎn)？和CI相比有哪些優(yōu)勢？2.離子源內(nèi)真空度高對分析什么樣品有利？3.MH+的強(qiáng)度和哪些因素有關(guān)？4.應(yīng)用范圍間二甲苯、對二甲苯和鄰二甲苯以丙酮為反應(yīng)氣得到化學(xué)電離的質(zhì)譜圖 RR=CH3CO- or H-R+RRR=CH3CO- or H-R+RRRR=CH3CO- or H- 二甲苯三個(gè)異構(gòu)體 M+H+和 M+CH3CO+的相對強(qiáng)度 M+H+/ CH3COH+CH3M+CH3CO+/ CH3CO+間二甲苯11.361.54對二甲苯1.930.425鄰二甲苯0.348第三節(jié)、快原子轟擊離子化（Fast

6、 atom bombardment, FAB）屬于粒子誘導(dǎo)離子化（particle induced ionization),采用高能中型粒子（Ar）轟擊樣品常用底物： G 甘油 NBA 間硝基芐醇 思考題：1.FAB和CI相比有何特點(diǎn)？2.添加金屬離子（如：NaCl、KCl、AgNO3)的目的？3.與活潑氫可以可以發(fā)生反應(yīng)的樣品是否可以進(jìn)行FAB測定？4.為什么在送FAB測試樣品時(shí)需要溶解性的信息？5.FAB適用于什么類型樣品？第四節(jié)、激光解吸離子化（Laser Desorption ionization, LD）一、激光解吸離子化 （Laser Desorption ionization,

7、LD）二、基質(zhì)輔助激光解吸離子化 （Matrix assisted laser desorption ionization, MALDI）三、大氣壓激光解吸離子化 （Atmospheric pressure MALDI, AP-MALDI）一、激光解吸離子化（Laser Desorption ionization, LD） 屬于粒子誘導(dǎo)離子化（particle induced ionization),采用光子轟擊樣品常用激光： I R(CO2激光器)： 適用于高分子聚合物、DNA等 UV(N2激光器、Nd-YAG）：適用于多肽等MALDI-TOFMS 工作原理工作原理qV = 1/2(m1v1

8、2) = 1/2(m2v22)若若m1 m2, 則則 v1 100,000 FWHM at m/z 779細(xì)胞色素b5和突變體思考題：1.為什么ESI需要溶解性信息？2.離子源類型，和哪些質(zhì)量分析器匹配？3.應(yīng)用范圍4.為什么ESI比較適合和LC、CE聯(lián)用？5.為什么ESI可以測定非共價(jià)復(fù)合物？6.形成多電荷離子對質(zhì)譜分析產(chǎn)生什么影響？Schematic of the nanoelectrospray source apparatus 1#-skimmer 1, 2#-heater, 3#-nozzle, 4#-shutter, 5#-interface, 6#-nanoelectrospra

9、y tip, 7#-steeless tube, 8#-screw, 9#-high voltage connector, 10#-X,Z modulator 余翀?zhí)?、郭寅? 化學(xué)學(xué)報(bào) 2002;60(11):2029 （一）nanospray細(xì)胞色素c的納噴霧圖譜（單張圖譜）從上至下的濃度分別為（A）0.2mg/mL，(B)0.01mg/mL，(C)0.0005mg/mL（二）脈沖噴霧和間歇噴霧1.Yu Lu, Feng Zhou, Wenqing Shui, Liping Bian, Yinlong Guo and Pengyuan Yang* Anal Chem 2001;73(19)

10、:4748-47532.劉晗青、郭寅龍*、余翀?zhí)?、楊芃原 化學(xué)學(xué)報(bào) 2002;60(1):171典型的間歇電噴霧的總離子流圖 甲基紅霉素的質(zhì)譜靈敏度的比較（a）間歇電噴霧的方法獲得的質(zhì)譜圖，信噪比的平均值為25.53 (b) 連續(xù)電噴霧的方法獲得的質(zhì)譜圖，信噪比的平均值為14.72（三）雙噴霧Feng Zhou, Wenqing Shui, Yu Lu, Pengyuan Yang*, and Yinlong Guo* Rapid Communications in Mass Spectrometry 2002;16:505-511二、大氣壓化學(xué)電離（atmospheric pressure chemical ionization，APCI） 當(dāng)樣品溶液流出毛細(xì)管被霧化到加熱管中揮發(fā)，在尖端放電電極的高壓作用下先使溶劑分子電離，形成反應(yīng)氣等離子體。樣品分子在穿過等離子體時(shí)，通過質(zhì)子轉(zhuǎn)移被電離形成MH+或（M-H)-。氫氫化化可可的的松松H氫氫 化化 可可 的的 松松 HCH3CH3OOHHHOHOHOH思考題：1.為什么APCI 需要溶解性信息？2.離子源類型，和哪些質(zhì)量分析器匹配？3.應(yīng)用范圍4.為什么APCI 比較