色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術應用

關于色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術應用第1頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三1.1色譜基本知識利用混合物中各組分物理化學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，使其在兩相中進行分離，檢測各組分的組成和含量的方法?？蓪旌衔镞M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，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2頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三色譜過程第3頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三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柱層析毛細管柱色譜法填充柱色譜法色譜法分類第4頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三色譜法適用范圍GC：分子量低于1000，沸點低于350℃、熱穩(wěn)定HPLC：只需配制成溶液有機物HPLC80%GC20%第5頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三色譜定性、定量保留時間定性峰高/峰面積定量第6頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三1.2質(zhì)譜基本知識

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，得到質(zhì)譜（MS）。第7頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三

質(zhì)譜法是有機物鑒定（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、相對分子質(zhì)量的方法。歷史：20世紀初，Thomson發(fā)現(xiàn)其原理；60年代后迅速發(fā)展。特點：應用范圍廣；靈敏度高，樣品用量少；分析速度快；結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，對樣品有破壞性。第8頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三質(zhì)譜定性、定結(jié)構(gòu)

橫軸表示質(zhì)荷比（m/z），縱軸表示峰的強度，它以圖中最強的離子峰（基峰）的峰高作為100%，而以對它的百分比來表示其他離子峰的強度。依據(jù)帶電荷碎片的質(zhì)荷比以及對應的相對豐度，可判斷化合物種類，并進行結(jié)構(gòu)推斷。第9頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三流動相進樣器色譜柱檢測器記錄儀2.1色譜儀第10頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三記錄儀檢測器色譜柱進樣器流動相色譜體系GCN2填充柱-少組分毛細管柱-多組分TCD-通用ECD-電負性物質(zhì)FID-碳氫化合物FPD-含S、P物質(zhì)HPLC水、有機溶劑、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11頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2.2質(zhì)譜儀按質(zhì)量分析器分類：磁質(zhì)譜四級桿質(zhì)譜離子肼質(zhì)譜飛行時間質(zhì)譜等第12頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三質(zhì)譜體系進樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測器1.氣體擴散2.直接進樣3.色譜1.電子轟擊2.化學電離3.場致電離4.激光

1.單聚焦2.雙聚焦3.飛行時間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會引起放電；(3)空氣會引起額外的離子－分子反應，改變裂解模型，譜圖復雜化。第13頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術應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)勢互補第14頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.1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：對于質(zhì)譜而言，色譜是其進樣系統(tǒng)；對于色譜而言，質(zhì)譜是其檢測器。分析結(jié)果計算機系統(tǒng)質(zhì)譜儀接口色譜儀

樣品色-質(zhì)聯(lián)用儀的構(gòu)成第15頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.1色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀工作原理2.工作過程與色譜儀相同，只不過得到的色譜曲線為質(zhì)譜信號隨時間的變化曲線，其質(zhì)譜信號為某一瞬間進入質(zhì)譜檢測器的所有選定離子或質(zhì)量范圍的離子數(shù)的總和。第16頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三（1）全掃描監(jiān)測（fullscan）在色譜連續(xù)運行期間，對指定質(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17頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三（2）選擇離子掃描（SIM）指在質(zhì)譜測定中，質(zhì)量分析器調(diào)節(jié)為只傳輸一個或數(shù)個特征離子的狀態(tài)，監(jiān)測所選質(zhì)荷比的離子流隨時間的變化譜圖的方法。適合監(jiān)測特定的一個或多個目標物，多用于定量分析。優(yōu)勢：有效去除干擾，使目標物凸顯出來，靈敏度大大提高。第18頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三（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19頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三（3）選擇反應監(jiān)測（SRM）是一種串聯(lián)質(zhì)譜技術，常在串聯(lián)四級桿質(zhì)譜儀（QqQ）定量分析時使用。其過程為：選定母離子，進行碰撞誘導裂解，生成子離子，選定子離子進行掃描，記錄離子流。如果裂解反應不止一個或選擇多個母離子及子離子，反應監(jiān)測又稱為多反應選擇監(jiān)測（MRM）特點：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20頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.2液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用LC-MS最最關鍵的技術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21頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.2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：將流動相及樣品氣化、分離除去大量的流動相分子、完成對樣品分子的電離。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，同時又是質(zhì)譜的電離源。

第22頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三電噴霧電離源（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23頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三工作過程：在大氣壓條件下將樣品溶液通過噴霧毛細管送入離子源內(nèi)，在高壓電場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)生庫侖爆炸，最終成為去溶劑化的離子。在毛細管端蓋反向電位及真空的吸引下進入毛細管到達質(zhì)量分析器。毛細管CID碰撞區(qū)自HPLC柱出口噴霧氣噴霧器試樣離子流動相+試樣離子端蓋反相電壓熱干燥氣電噴霧電離源（ESI）第24頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三（1）ESI適用于易在流動相中形成離子或極性較高的化合物。（2）ESI通常可以得到多電荷分子離子，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)量測定范圍的質(zhì)譜儀進行生物大分子分析。（3）屬于軟電離方式，適合測定分子量大、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：第25頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三大氣壓化學電離源（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，形成反應離子，反應離子再與試樣分子發(fā)生離子-分子反應，使試樣分子離子化，其余與ESI相同。大氣壓化學電離源第26頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三ESI和APCI離子化方法都能夠生成正離子或負離子。正離子和負離子方式下的質(zhì)譜圖完全不同，但可以相互補充。在正離子檢測方式下，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源離子化過程中，可得到較強的[M+H]+。負離子（如：[M-H]-）比正離子產(chǎn)生的少，但負離子掃描方式產(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27頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.2.2離子肼質(zhì)量分析器組成：環(huán)電極+端電極（2）特點：結(jié)構(gòu)小巧、質(zhì)量輕、靈敏度高，具有多級質(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)自離子源至檢測器端電極環(huán)電極U＋Vcosωt(a)(b)r0z0自離子源（肼入口）至檢測器（肼出口）第28頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三離子阱串接多級質(zhì)譜是利用離子貯存裝置運行適當?shù)某绦蜻M行MSn實驗。在同一個離子阱中，第一級質(zhì)量分析用于選擇一個前體離子(Precursorion)，然后，用CID方法使這一離子裂解生成產(chǎn)物離子(Productions)，對其進行第二級質(zhì)量分析。以此類推可至MSn級質(zhì)譜。離子肼-時間串聯(lián)質(zhì)譜第29頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三花色苷：DAD-TIC-MS1-MS2第30頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第31頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.3.3HPLC-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，而是采用與待測組分相對應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)測方式優(yōu)點：①高信噪比②高選擇性利用質(zhì)量色譜圖分開重疊峰B(b)m/z91MC圖(c)m/z136MC圖(a)TIC圖A第32頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.3.4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33頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.3.5HPLC-MS特點適用的樣品范圍很廣；但沒有商品化的譜庫可對比查詢，準分子離子峰和加合離子峰可以給出相對分子質(zhì)量信息；能夠進行多級質(zhì)譜分析，提供豐富的化學結(jié)構(gòu)信息；樣品處理簡單；無需完全色譜分離，可以在短時間內(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）的分析測定。第34頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三4.色-質(zhì)聯(lián)用在環(huán)境分析中的應用GB/T3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》涉及68種有機污染物GB5749-2006《生活飲用水標準》毒理指標涉及53種有機物除多環(huán)芳烴、阿特拉津用高效液相色譜法測定外，其余均采用氣相色譜及氣-質(zhì)聯(lián)用技術測定。第35頁，講稿