色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用

色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用第一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一主要內(nèi)容色譜與質(zhì)譜1.色譜與質(zhì)譜的基本知識(shí)2.色譜與質(zhì)譜儀器4.應(yīng)用實(shí)例3.色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用第二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.1色譜基本知識(shí)利用混合物中各組分物理化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，使其在兩相中進(jìn)行分離，檢測(cè)各組分的組成和含量的方法?？蓪?duì)混合物進(jìn)行分離、分析的儀器分析方法具分離效能高，選擇性好、靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，其與紅外光譜、質(zhì)譜等手段聯(lián)用成為混合物解析的重要手段。第三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一色譜過(guò)程第四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一紙色譜法薄層色譜法高效液相色譜法液相色譜LC氣相色譜GC柱層析毛細(xì)管柱色譜法填充柱色譜法色譜法分類第五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一色譜法適用范圍GC：分子量低于1000，沸點(diǎn)低于350℃、熱穩(wěn)定HPLC：只需配制成溶液有機(jī)物HPLC80%GC20%第六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一色譜定性、定量保留時(shí)間定性峰高/峰面積定量第七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.2質(zhì)譜基本知識(shí)

質(zhì)譜法：分子受到能量裂解后，形成帶電荷的離子，這些離子按照其質(zhì)量m和電荷z的比值m/z（質(zhì)荷比）大小依次排列成譜被記錄下來(lái)，得到質(zhì)譜（MS）。第八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一

質(zhì)譜法是有機(jī)物鑒定（定性、定結(jié)構(gòu)）四大工具中靈敏度最高，也是唯一可以直接確定分子式、相對(duì)分子質(zhì)量的方法。歷史：20世紀(jì)初，Thomson發(fā)現(xiàn)其原理；60年代后迅速發(fā)展。特點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣；靈敏度高，樣品用量少；分析速度快；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，對(duì)樣品有破壞性。第九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一質(zhì)譜定性、定結(jié)構(gòu)

橫軸表示質(zhì)荷比（m/z），縱軸表示峰的強(qiáng)度，它以圖中最強(qiáng)的離子峰（基峰）的峰高作為100%，而以對(duì)它的百分比來(lái)表示其他離子峰的強(qiáng)度。依據(jù)帶電荷碎片的質(zhì)荷比以及對(duì)應(yīng)的相對(duì)豐度，可判斷化合物種類，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)推斷。第十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一流動(dòng)相進(jìn)樣器色譜柱檢測(cè)器記錄儀2.1色譜儀第十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一記錄儀檢測(cè)器色譜柱進(jìn)樣器流動(dòng)相色譜體系GCN2填充柱-少組分毛細(xì)管柱-多組分TCD-通用ECD-電負(fù)性物質(zhì)FID-碳?xì)浠衔颋PD-含S、P物質(zhì)HPLC水、有機(jī)溶劑、緩沖溶液C18、C8柱氨基柱離子交換柱等DAD-有紫外吸收RID-通用FD-熒光物質(zhì)第十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2質(zhì)譜儀按質(zhì)量分析器分類：磁質(zhì)譜四級(jí)桿質(zhì)譜離子肼質(zhì)譜飛行時(shí)間質(zhì)譜等第十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一質(zhì)譜體系進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測(cè)器1.氣體擴(kuò)散2.直接進(jìn)樣3.色譜1.電子轟擊2.化學(xué)電離3.場(chǎng)致電離4.激光

1.單聚焦2.雙聚焦3.飛行時(shí)間4.四極桿

質(zhì)譜儀需要在高真空下工作：離子源（10-310-5Pa

）質(zhì)量分析器（10-6Pa

）(1)大量氧會(huì)燒壞離子源的燈絲；(2)用作加速離子的幾千伏高壓與空氣摩擦?xí)鸱烹姡?3)空氣會(huì)引起額外的離子－分子反應(yīng)，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化。第十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用良好的分離手段定性、定結(jié)構(gòu)差色譜質(zhì)譜純物質(zhì)定性、結(jié)構(gòu)鑒定優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)第十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.1色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀工作原理1.構(gòu)成由色譜儀-接口-質(zhì)譜儀組成：對(duì)于質(zhì)譜而言，色譜是其進(jìn)樣系統(tǒng)；對(duì)于色譜而言，質(zhì)譜是其檢測(cè)器。分析結(jié)果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)質(zhì)譜儀接口色譜儀

樣品色-質(zhì)聯(lián)用儀的構(gòu)成第十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.1色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀工作原理2.工作過(guò)程與色譜儀相同，只不過(guò)得到的色譜曲線為質(zhì)譜信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線，其質(zhì)譜信號(hào)為某一瞬間進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器的所有選定離子或質(zhì)量范圍的離子數(shù)的總和。第十七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）全掃描監(jiān)測(cè)（fullscan）在色譜連續(xù)運(yùn)行期間，對(duì)指定質(zhì)量范圍內(nèi)的離子全部掃描并記錄，得到是總離子流色譜圖（TIC）。三種農(nóng)藥的總離子流色譜圖及其質(zhì)譜圖TIC圖1230000025000020000015000010000050000035101.Oxamyl殺線威質(zhì)譜圖質(zhì)譜圖質(zhì)譜圖237(M＋H)＋2.Methiocarbsulfoxide甲硫威亞砜242(M＋H)＋3.Methiocarbsulfone甲硫威砜276(M＋NH4)＋10000050000050000020000100000100150200250100150200250100150200250第十八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）選擇離子掃描（SIM）指在質(zhì)譜測(cè)定中，質(zhì)量分析器調(diào)節(jié)為只傳輸一個(gè)或數(shù)個(gè)特征離子的狀態(tài)，監(jiān)測(cè)所選質(zhì)荷比的離子流隨時(shí)間的變化譜圖的方法。適合監(jiān)測(cè)特定的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)物，多用于定量分析。優(yōu)勢(shì)：有效去除干擾，使目標(biāo)物凸顯出來(lái)，靈敏度大大提高。第十九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）選擇離子掃描（SIM）TIC圖與SIM圖比較8.3008.4008.5008.6008.7008.8001000005000001000005000002pg六六六（290.83）TIC圖0.1pg六六六SIM圖（m/z181）timem/z181第二十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）選擇反應(yīng)監(jiān)測(cè)（SRM）是一種串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，常在串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜儀（QqQ）定量分析時(shí)使用。其過(guò)程為：選定母離子，進(jìn)行碰撞誘導(dǎo)裂解，生成子離子，選定子離子進(jìn)行掃描，記錄離子流。如果裂解反應(yīng)不止一個(gè)或選擇多個(gè)母離子及子離子，反應(yīng)監(jiān)測(cè)又稱為多反應(yīng)選擇監(jiān)測(cè)（MRM）特點(diǎn)：選擇性高，排除本底干擾，適合混合物痕量組分的快速分析。第二十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.2液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用LC-MS最最關(guān)鍵的技術(shù)在于解決高流量的液相色譜系統(tǒng)和高真空的質(zhì)譜儀之間的矛盾。接口第二十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.2液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用3.2.1接口和離子化方式接口的作用：將流動(dòng)相及樣品氣化、分離除去大量的流動(dòng)相分子、完成對(duì)樣品分子的電離。ESI和APCI是液-質(zhì)聯(lián)用儀中常用的電離源。既作為液相色譜和質(zhì)譜儀之間的接口裝置，同時(shí)又是質(zhì)譜的電離源。

第二十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一電噴霧電離源（ESI）一種大氣壓電離源主要用于HPLC-MS，既是接口又是質(zhì)譜的電離源。ESI+離子肼質(zhì)譜示意圖第二十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一工作過(guò)程：在大氣壓條件下將樣品溶液通過(guò)噴霧毛細(xì)管送入離子源內(nèi)，在高壓電場(chǎng)的作用下形成帶電微滴。再用熱干燥氣吹掃使霧滴中的溶劑蒸發(fā)，霧滴體積逐步縮小，電荷密度驟增，發(fā)生庫(kù)侖爆炸，最終成為去溶劑化的離子。在毛細(xì)管端蓋反向電位及真空的吸引下進(jìn)入毛細(xì)管到達(dá)質(zhì)量分析器。毛細(xì)管CID碰撞區(qū)自HPLC柱出口噴霧氣噴霧器試樣離子流動(dòng)相+試樣離子端蓋反相電壓熱干燥氣電噴霧電離源（ESI）第二十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）ESI適用于易在流動(dòng)相中形成離子或極性較高的化合物。（2）ESI通?？梢缘玫蕉嚯姾煞肿与x子，大分子可以帶10－100以上電荷，其質(zhì)荷比大大降低，可用普通質(zhì)量測(cè)定范圍的質(zhì)譜儀進(jìn)行生物大分子分析。（3）屬于軟電離方式，適合測(cè)定分子量大、穩(wěn)定性差的化合物，如蛋白質(zhì)、肽、糖等。電噴霧電離源（ESI）特點(diǎn)：第二十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一大氣壓化學(xué)電離源（APCI）一種大氣壓電離源主要用于HPLC-MS，既作為接口又是質(zhì)譜的電離源。工作過(guò)程：APCI噴嘴下方有一針狀放電電極，其高壓放電首先使空氣中中性分子和溶劑電離，形成反應(yīng)離子，反應(yīng)離子再與試樣分子發(fā)生離子-分子反應(yīng)，使試樣分子離子化，其余與ESI相同。大氣壓化學(xué)電離源第二十七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一ESI和APCI離子化方法都能夠生成正離子或負(fù)離子。正離子和負(fù)離子方式下的質(zhì)譜圖完全不同，但可以相互補(bǔ)充。在正離子檢測(cè)方式下，本身離子型化合物，得到的是M+；其他中性分子，容易得到準(zhǔn)分子離子（質(zhì)子加合離子），如[M+Na]+、[M+Na+CH3OH]+等。在APCI源離子化過(guò)程中，可得到較強(qiáng)的[M+H]+。負(fù)離子（如：[M-H]-）比正離子產(chǎn)生的少，但負(fù)離子掃描方式產(chǎn)生的噪音比正離子方式低，具有更好的專屬性。ESI與APCI離子化方式第二十八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.2.2離子肼質(zhì)量分析器組成：環(huán)電極+端電極（2）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)小巧、質(zhì)量輕、靈敏度高，具有多級(jí)質(zhì)譜功能。GC-MS、HPLC-MS均可用。離子阱質(zhì)量分析器結(jié)構(gòu)示意圖(c)自離子源至檢測(cè)器端電極環(huán)電極U＋Vcosωt(a)(b)r0z0自離子源（肼入口）至檢測(cè)器（肼出口）第二十九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一離子阱串接多級(jí)質(zhì)譜是利用離子貯存裝置運(yùn)行適當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行MSn實(shí)驗(yàn)。在同一個(gè)離子阱中，第一級(jí)質(zhì)量分析用于選擇一個(gè)前體離子(Precursorion)，然后，用CID方法使這一離子裂解生成產(chǎn)物離子(Productions)，對(duì)其進(jìn)行第二級(jí)質(zhì)量分析。以此類推可至MSn級(jí)質(zhì)譜。離子肼-時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜第三十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一花色苷：DAD-TIC-MS1-MS2第三十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.3.3HPLC-MS定量分析方法與普通液相色譜法相同不采用總離子色譜圖，而是采用與待測(cè)組分相對(duì)應(yīng)的特征離子得到的提取離子色譜圖(extractedionchromatogram，EIC)或稱為質(zhì)量色譜圖（MC）。提取離子監(jiān)測(cè)方式優(yōu)點(diǎn)：①高信噪比②高選擇性利用質(zhì)量色譜圖分開(kāi)重疊峰B(b)m/z91MC圖(c)m/z136MC圖(a)TIC圖A第三十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.3.4質(zhì)譜條件的選擇主要是為了改善霧化和電離狀況，提高靈敏度。調(diào)節(jié)霧化氣流量和干燥氣流量可以達(dá)到最佳霧化條件，改變噴嘴電壓和透鏡電壓等可以得到最佳靈敏度。

第三十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.3.5HPLC-MS特點(diǎn)適用的樣品范圍很廣；但沒(méi)有商品化的譜庫(kù)可對(duì)比查詢，準(zhǔn)分子離子峰和加合離子峰可以給出相對(duì)分子質(zhì)量信息；能夠進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜分析，提供豐富的化學(xué)結(jié)構(gòu)信息；樣品處理簡(jiǎn)單；無(wú)需完全色譜分離，可以在短時(shí)間內(nèi)完成定量。LC-MS方法適于不揮發(fā)性化合物、極性化合物、熱不穩(wěn)定化合物及大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析測(cè)定。第三十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.色-質(zhì)聯(lián)用在環(huán)境分析中的應(yīng)用GB/T3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》涉及68種有機(jī)污染物GB5749-2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》毒理指標(biāo)涉及53種有機(jī)物除多環(huán)芳烴、阿特拉津用高效液相色譜法測(cè)定外，其余均采用氣相色譜及氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)測(cè)定。第三十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期一GB/T5750.8-2006《水和廢水監(jiān)測(cè)分析》第四版采用液相色譜法測(cè)定苯并芘GB/T5750.9-2