LCMS(ESI)的基本原理及應用

1、LCMS(ESI)的基本原理及應用內 容v大氣壓離子化質譜法vESI離子源的結構、原理vESI的適用范圍v質譜圖譜解析大氣壓電離質譜（API MS）API-MS 是在大氣壓條件下的質譜離子化技術的總稱：是在大氣壓條件下的質譜離子化技術的總稱：對引入系統(tǒng)的樣品進行電離并繼續(xù)質量分析的過程。API-MS可以用下面的模式操作：(1)電噴霧離子化 (ESI) (2)氣動輔助電噴霧（也叫離子噴霧）(3)大氣壓化學電離（APCI）(4)大氣壓光致電離（APPI）API-MS操作的四種模式的主要特征使用電場產生帶電液滴繼爾通過離子蒸發(fā)分析離子的電離過程。 與電噴霧（上面）相同，除了最初的液滴形成是由于氣動噴

2、霧的結果。 氣相化學電離 (CI)過程中溶劑相當于CI反應氣來使樣品電離。 Krypton氪燈產生的紫外光電離氣相樣品或參加隨后的氣相反應。LC/MS 技術的相對適用性液質聯(lián)用技術的相對適用范圍分子量分子量分析物的極性分析物的極性電噴霧電噴霧(ESI)GC/MS大氣壓化學電離源大氣壓化學電離源( (APCI)APCI)1000100,00010,000非極性非極性極性極性API-MS是一個針對液相樣品(HPLC, FIA, Infusion)的 檢測方法。樣品經(jīng)去溶劑、離子化，按質荷比被分析和檢測。h 適用于一個寬的化合物范圍h fg - pg 靈敏度h 定性信息大氣壓電離質譜儀 (API-M

3、S)APCIESIEI儀器結構大氣壓電離-電噴霧電離源 API-Electrospray Ion Source大氣壓電離-電噴霧電離 (API-Electrospray Ionization)電噴霧電離離子形成的必要步驟現(xiàn)代儀器上的氣動噴霧和干燥，減小了這些參數(shù)的影響。步驟步驟 1 溶液中的電離溶液中的電離 樣品的樣品的pKa 溶液的溶液的pH步驟步驟 2 噴霧噴霧表面張力和粘度表面張力和粘度氣動輔助氣動輔助步驟步驟 3 去溶劑去溶劑干燥氣溫度和流速干燥氣溫度和流速步驟步驟 4 離子從溶液中解吸離子從溶液中解吸溶解能溶解能步驟步驟 5 氣相中的離子反應氣相中的離子反應步驟 1在如溶液中何產生離

4、子？酸酸/堿化學性質堿化學性質M - NH2 + 酸 M - NH3+ + 酸-M - COOH + 堿 MCOO- + 堿+締合締合（對類似糖的中性物質）M + Na+ M - Na+ （堿金屬，如20 mM 乙酸鈉）衍生化衍生化形成離子或酸/堿產物步驟 2氣動輔助電噴霧產生帶電液滴含有約100,000電荷、直徑2 m mm的帶電溶劑液滴由于溶劑組成或流速，氣動噴霧減小了液滴的大小對粘度和表面張力的偏離噴霧柱體、端板和毛細管上的場使液滴帶電步驟 3帶電液滴的去溶劑加熱的氮氣蒸發(fā)了液滴，增加了電荷/體積比。Rayleigh極限是帶電液滴能夠存在的最大 電荷/體積比 。當電荷超過這個極限時，發(fā)生

5、庫侖破裂。熱干燥氣體步驟 4從溶液中解吸離子當液滴的場強超過分析物在溶液中的溶解能時，離子解吸進入氣相。帶電殘余物離子蒸發(fā)步驟 5氣相中的離子反應通過離子傳輸區(qū)域時從大氣壓噴霧室的反應中會發(fā)生質子轉移和電通過離子傳輸區(qū)域時從大氣壓噴霧室的反應中會發(fā)生質子轉移和電荷交換反應。這個高壓區(qū)允許發(fā)生荷交換反應。這個高壓區(qū)允許發(fā)生1000次離子次離子/分子反應。分子反應。 質子轉移與HPLC添加劑相比，如：氨、三乙胺（質子親合力分別為206和232 kcal/mole ），樣品具有較低質子親合力的會丟失一個質子，變成中性或形成加合離子，如M+NH4+帽電壓帽電壓裂解區(qū)裂解區(qū)霧化氣壓力霧化氣壓力干燥氣干燥

6、氣溫度和流速溫度和流速霧化氣壓力霧化氣壓力800 mL/min 50-70 psig干燥氣流速干燥氣流速 (6-12 L/Min)含水高需更高的流速如果太底，液滴會導致譜圖中的尖峰干燥氣溫度干燥氣溫度蒸汽壓越低的溶劑溫度越高 開始為 300 - 350C帽電壓帽電壓 用FIA優(yōu)化 (2000-5000) 開始 3000 V 在負離子模式，注意高的室電流或蘭色光輝（電暈針顯示）：當這現(xiàn)象發(fā)生時須降低帽電壓電噴霧噴霧室設置 由于液滴不完全干燥導致的尖峰由于液滴不完全干燥導致的尖峰100000200000300000min5101520254000080000120000Drying gas: 30

7、0 C, 6 l/min Drying gas: 350 C, 12 l/min 在ES中干燥氣設置的作用 液滴產生噪音更大的譜圖液滴產生噪音更大的譜圖2000400060008000 221.1 271.1 447.1 485.1 507.120040060080010005000100001500020000 122.1 150.1 271.1 469.2 485.1 507.1Drying gas: 300 C, 6 l/min Drying gas: 350 C, 12 l/min 在ES中干燥氣設置的作用 含雜原子的樣品 通過引入可接受一個電荷的化合物 在溶液中是多電荷的樣品 在溶液

8、中是離子的化合物 適用于熱噴霧的樣品 當不能引入電荷時避免極其非極性的樣品適合電噴霧的樣品樣品樣品 在溶液中為離子態(tài): 兒茶酚胺、硫酸酯共軛物、丁基胺 有可誘導電離的化合物：甲醇 含雜原子的化合物：氨基甲酸酯類，苯并二氮雜草類 溶液中帶多電荷：蛋白質、多肽、低聚核甘酸溶液化學參數(shù)溶液化學參數(shù) 流速 樣品的 pK, 溶液 pH 溶液導電性應避免的樣品應避免的樣品 尤其非極性的樣品：PAHs, PCBs電噴霧需考慮的ESI的電離模式的選擇原則vESI(+)： - 適應于堿性樣品，含有仲氨或叔氨基時可優(yōu)先考慮 - 適合酸性系統(tǒng)： 容易加合質子v ESI(-)：v - 適應于酸性樣品，含氯、含溴和多個

9、羥基時可嘗試使用 - 在 堿性系統(tǒng) 中：易失去質子v對于本身 離子流較弱的樣品建議 - 在酸性系統(tǒng)中做ESI(+) 質譜常用術語1、分子離子(molecular ion) 自由基（radical）離子M+。很活潑，易碎裂而產生廣義的碎片離子2、準分子離子(quasi-moleculanr ion) 由軟電離技術產生的質子或其他陽離子加合離子以及去質子化或其他陰 離子加合離子。3、碎片離子(fragment ion) 電離后具有過剩內能的分子離子能以多種方式裂解生成碎片離子。4、多電荷離子(multiply-charged ion)5、同位素離子(isotopic ion)ESI正、負離子模式常見離子: 正離子模式： M+H+ M+1+ M+ Na+ M+23+ M+K+ M+39+ M+NH4+ 2M+18+ 2 M+H+ 2M+1+ 2 M+ Na+ 2M+23+ 負離子模式： M-H- M-1 ES模式下的單電荷離子Chemstation 得到