現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)

質(zhì)譜法(MS)

相對(duì)分子質(zhì)量精確測(cè)定與化合物結(jié)構(gòu)分析的重要工具；第一臺(tái)質(zhì)譜儀：1912年；早期應(yīng)用：相對(duì)原子質(zhì)量、同位素等的測(cè)量；現(xiàn)代：有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定的重要工具；特殊性：聯(lián)用技術(shù)，相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定。M+(M–R2)+(M–R3)+(M–R1)+編輯ppt開展過程：20世紀(jì)40年代：高分辨率質(zhì)譜儀出現(xiàn)，有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析；20世紀(jì)60年代末：色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀出現(xiàn)，有機(jī)混合物別離分析；促進(jìn)天然有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的開展；20世紀(jì)90年代：基質(zhì)輔助激光解吸電離源、電噴霧電離源、大氣壓化學(xué)電離源，開創(chuàng)了質(zhì)譜技術(shù)研究生物大分子的新領(lǐng)域。2002年由于“創(chuàng)造了用于生物大分子的電噴霧離子化和基質(zhì)輔助激光解吸離子化質(zhì)譜分析法〞，美國(guó)科學(xué)家約翰·芬恩與日本科學(xué)家田中耕一共享該年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。編輯ppt第一節(jié)質(zhì)譜儀分析方法原理第二節(jié)質(zhì)譜儀根本結(jié)構(gòu)及主要類型第三節(jié)質(zhì)譜儀重要實(shí)驗(yàn)技術(shù)第十章質(zhì)譜分析技術(shù)〔MS〕編輯ppt一、方法原理：將樣品轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)離子，通過對(duì)離子的質(zhì)荷比〔m/z〕分析來實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和無機(jī)物的定性和定量分析、復(fù)雜化合物的結(jié)構(gòu)分析、各種同位素比的測(cè)定—通過分子離子、碎片離子、重排離子等信息，進(jìn)行化合物結(jié)構(gòu)分析及分子量確實(shí)定—由分子離子峰可以確定化合物的分子量；由碎片離子峰可以得到化合物的結(jié)構(gòu)；二、定性分析根底：一定樣品，在一定電離條件下得到的質(zhì)譜圖是相同的；三、根據(jù)質(zhì)量分析器，可將質(zhì)譜儀分為：靜態(tài)儀器→穩(wěn)定的電磁場(chǎng)，按空間位置將m/z不同的離子分開；動(dòng)態(tài)儀器→采用變化的電磁場(chǎng)，按時(shí)間不同來區(qū)分m/z不同的離子；質(zhì)譜儀分析方法原理編輯ppt橫坐標(biāo)：質(zhì)荷比，縱坐標(biāo)：離子的強(qiáng)度；離子的絕對(duì)強(qiáng)度：取決于樣品量和儀器的靈敏度；離子的相對(duì)強(qiáng)度：和樣品的分子結(jié)構(gòu)—化學(xué)鍵有關(guān)；編輯ppt1、利用電磁學(xué)原理，使帶電的樣品離子按質(zhì)荷比進(jìn)行別離的裝置：2、分析樣品以直接進(jìn)樣或通過色譜儀進(jìn)樣方式進(jìn)入質(zhì)譜儀—樣品氣化；3、氣化后的樣品引入離子源進(jìn)行電離，得到帶有樣品信息的離子〔分子離子和碎片離子等〕；4、電離后離子經(jīng)過適當(dāng)?shù)募铀俸筮M(jìn)入質(zhì)量分析器，離子按質(zhì)荷比M/Z別離，并排列分開；5、經(jīng)電子倍增器檢測(cè)，即可得到化合物的質(zhì)譜圖；質(zhì)譜儀根本工作原理編輯ppt質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析原理進(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.氣相色譜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會(huì)引起放電；(3)引起額外的離子－分子反響，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化。編輯ppt原理與結(jié)構(gòu)儀器原理圖進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測(cè)器真空系統(tǒng)編輯ppt質(zhì)量測(cè)定范圍：表示質(zhì)譜儀所能夠進(jìn)行分析的樣品的相對(duì)原子量〔或相對(duì)分子質(zhì)量〕范圍；氣體質(zhì)譜2～100；有機(jī)質(zhì)譜一般可達(dá)幾千；生物醫(yī)學(xué)質(zhì)譜可以研究相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)幾十萬；分辨本領(lǐng)：標(biāo)志質(zhì)譜儀分開相鄰質(zhì)量數(shù)的能力〔任選一單峰，測(cè)其峰高5%處的峰寬W0.05作為△m〕—兩峰質(zhì)量數(shù)越大，要求儀器越高；質(zhì)譜儀的分辨本領(lǐng)決定了儀器的價(jià)格：分辨率500左右～一般有機(jī)分析要求〔四極濾質(zhì)器、離子阱〕；分辨率大于10000～進(jìn)行準(zhǔn)確的同位素質(zhì)量及有機(jī)分子質(zhì)量的準(zhǔn)確測(cè)定〔雙聚焦磁式質(zhì)量分析器〕；靈敏度：絕對(duì)靈敏度—可以檢測(cè)到的最小樣品量；相對(duì)靈敏度—可以同時(shí)檢測(cè)的大組分與小組分含量之比；質(zhì)譜儀主要性能指標(biāo)編輯ppt質(zhì)譜儀的類型1.無機(jī)質(zhì)譜儀火花源雙聚焦質(zhì)譜儀〔SSMS〕，電感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀〔ICP-MS〕和二次離子質(zhì)譜儀〔SIMS〕等。2.同位素質(zhì)譜儀小型低分辨同位素質(zhì)譜儀：輕元素(H，C，S等)大型高分辨的同位素質(zhì)譜儀：重元素(U，Pu，Pb等)3.有機(jī)質(zhì)譜儀——用途最廣的質(zhì)譜儀4.生物質(zhì)譜儀電噴霧電離質(zhì)譜儀〔ESI-MS〕，基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜儀〔MALDI-MS〕，快原子轟擊質(zhì)譜儀〔FAB-MS〕，離子噴霧電離質(zhì)譜儀〔ISI-MS〕，大氣壓電離質(zhì)譜儀〔API-MS〕等。編輯ppt有機(jī)質(zhì)譜儀1.按進(jìn)樣方式分類直接進(jìn)樣質(zhì)譜，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀〔GC-MS〕，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀〔LC-MS〕。2.按離子化方式分類電子轟擊質(zhì)譜〔EI-MS〕，化學(xué)電離質(zhì)譜〔CI-MS〕，快原子轟擊質(zhì)譜儀〔FAB-MS〕，電噴霧電離質(zhì)譜儀〔ESI-MS〕等。3.按質(zhì)量分析器分類單聚焦質(zhì)譜儀，雙聚焦質(zhì)譜儀，四極桿質(zhì)譜儀，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，離子阱質(zhì)譜儀，傅里葉變換質(zhì)譜儀等。編輯ppt

一、進(jìn)樣裝置：間歇式進(jìn)樣系統(tǒng)-氣體、液體、中等蒸氣壓的固體；直接進(jìn)樣系統(tǒng)-較難氣化的固體、熱敏性固體及非揮發(fā)性液體；通過色譜儀進(jìn)樣—混合組分；二、電離裝置：離子化所需要的能量差異→硬電離、軟電離；電子電離源EI；化學(xué)電離源CI；快原子轟擊源FAB；大氣電離源；三、質(zhì)量分析裝置：靜態(tài)分析器—單聚焦/雙聚焦分析器；動(dòng)態(tài)分析器—四極桿分析器；飛行時(shí)間分析器；四、檢測(cè)器裝置：離子流計(jì)數(shù)→高離子電流采用法拉第杯；低離子電流采用電子倍增管；隧道電子倍增器-多通道檢測(cè)；五、真空系統(tǒng)：采用RP—DP〔分子泵〕聯(lián)用系統(tǒng)〔離子源10-4—10-5Pa；質(zhì)量分析器10-6〕；質(zhì)譜儀器結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件編輯ppt進(jìn)樣裝置氣體擴(kuò)散；插入式直接進(jìn)樣桿：適用于有一定揮發(fā)性的固體或高沸點(diǎn)液體試樣；色譜作為進(jìn)樣裝置。編輯pptGCMS-QP2021用直接試料導(dǎo)入裝置編輯ppt1、電子轟擊電離源〔EI〕：氣體和易揮發(fā)的固體試樣；2、化學(xué)電離源〔CI〕：測(cè)定化合物的分子量，不利于結(jié)構(gòu)解析；3、激光解吸電離源：屬于軟電離技術(shù)，用于分析生物大分子，如肽、蛋白質(zhì)、核酸等。4、快原子轟擊電離源〔FAB〕：分析熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)和強(qiáng)極性的化合物5、電噴霧電離源〔ESI〕：“軟電離〞質(zhì)譜技術(shù)，能快速、準(zhǔn)確地測(cè)定從小分子到生物大分子或不穩(wěn)定有機(jī)分子的分子量；6、大氣壓化學(xué)電離源〔APCI〕：分析中等極性以上的化合物；質(zhì)譜分析技術(shù)根本電離方式編輯ppt1、分子離子：樣品分子被打掉一個(gè)電子，形成分子離子；2、碎片離子：分子離子進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，形成碎片離子；3、重排離子：分子離子發(fā)生結(jié)構(gòu)重排，形成重排離子；4、加合離子：通過分子離子反響，生成加合離子；5、同位素離子電子轟擊電離源〔EI〕-離子類型++++:R1:R2:R3:R4:e+M+(M–R2)+(M–R3)+MassSpectrum(M–R1)+編輯ppt編輯ppt二、化學(xué)電離源〔ChemicalIonization，CI〕離子室內(nèi)的反響氣〔甲烷等；10～100Pa，試樣的103～105倍〕，電子〔100～240eV〕轟擊，產(chǎn)生離子，再與試樣分子碰撞，產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子。特點(diǎn)：最強(qiáng)峰為準(zhǔn)分子離子；譜圖簡(jiǎn)單；不適用難揮發(fā)試樣；得到的是非標(biāo)準(zhǔn)譜圖。++氣體分子試樣分子+準(zhǔn)分子離子電子(M+1)+;(M+17)+;(M+29)+;編輯ppt快原子電離源〔FAB〕a.氬氣

離子，加速、碰撞，電荷和能量轉(zhuǎn)移

高能原子束。b.高能粒子打在置于涂有非揮發(fā)性底物靶上的試樣分子使其電離。

不加熱汽化，特別適合于相對(duì)分子質(zhì)量大，難揮發(fā)或熱穩(wěn)定性差的試樣分析，例如肽類、低聚糖、天然抗生素。有較強(qiáng)的準(zhǔn)分子離子峰和較豐富的碎片離子信息。

編輯ppt快原子電離源〔FAB〕質(zhì)譜圖編輯ppt電噴霧噴嘴—多層套管LC外層：噴射氣特點(diǎn)：使噴出的液體分散成微滴—微滴蒸發(fā)；產(chǎn)生多電荷離子—準(zhǔn)分子離子；很少碎片離子—MS/MS聯(lián)用；適合多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸分子量的測(cè)試；大氣壓電離—電噴霧電離—ESI法編輯ppt六、激光解吸電離源〔LD〕得到的主要是分子離子，準(zhǔn)分子離子。碎片離子和多電荷離子較少。常用的基質(zhì)：2,5—二羥基苯甲酸、芥子酸、煙酸、α-氰基-4-羥基肉桂酸等。

分析試樣置于涂有基質(zhì)的試樣靶上；基質(zhì)分子吸收激光能，與試樣分子一起蒸發(fā)并使試樣分子電離。屬于軟電離技術(shù)，用于分析生物大分子，如肽、蛋白質(zhì)、核酸等。

編輯ppt一、單聚焦磁場(chǎng)分析器方向聚焦：相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會(huì)聚；分辨率不高缺少能量聚焦。編輯ppt二、雙聚焦分析器方向聚焦：

相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會(huì)聚；能量聚焦：

相同質(zhì)荷比，速度(能量)不同的離子會(huì)聚。

質(zhì)量相同，能量不同的離子通過電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，均產(chǎn)生能量色散；兩種作用大小相等，方向相反時(shí)互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)雙聚焦。編輯ppt靜電分析器〔扇形電場(chǎng)〕—能量分析器離子源狹縫質(zhì)量相同，能量不同的離子束磁分析器〔扇形磁場(chǎng)〕—質(zhì)量分析器接收器狹縫聚焦離子束靜電場(chǎng)能量色散作用與磁場(chǎng)能量色散作用大小相等，方向相反雙聚焦質(zhì)量分析器單聚焦質(zhì)量分析器編輯ppt雙聚焦分析器編輯ppt三、四極桿質(zhì)量分析器特點(diǎn)：分辨率較高，分析速度極快〔適合聯(lián)用儀器〕；缺點(diǎn)：準(zhǔn)確度和精密度低于雙聚焦型。1、由四根棒狀電極組成—鍍金陶瓷或鉬合金2、相對(duì)兩根電極加高壓；其中Vdc為直流電壓；Vrf為射頻電壓——四極電場(chǎng)；3、離子進(jìn)入四極場(chǎng)—產(chǎn)生振動(dòng)—只允許一定M/z的離子通過〔離子振幅增大碰到四極桿被吸收；4、改變Vrf—使其他M/z的離子順序通過四極場(chǎng)—質(zhì)量掃描；編輯ppt四極桿質(zhì)量分析器編輯ppt五、飛行時(shí)間質(zhì)量分析器離子以速度v進(jìn)入自由空間〔漂移區(qū)〕，假定離子在漂移區(qū)飛行的時(shí)間為t，漂移區(qū)長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么特點(diǎn)：質(zhì)量范圍寬，掃描速率快，不需電場(chǎng)和磁場(chǎng)。分辨率低：原因在于離子進(jìn)入漂移管前的時(shí)間分散、空間分散和能量分散。能量相同，質(zhì)量越大，到達(dá)接收器的時(shí)間越長(zhǎng)。t=L(m/2zV)1/2

編輯ppt飛行時(shí)間質(zhì)量分析器離子檢測(cè)器電離室氣體柵極L真空環(huán)境電子接收器離子漂移管燈絲1、離子在漂移管中的飛行時(shí)間與離子質(zhì)量的平方根成正比—E相同，M越大，t越長(zhǎng)；2、影響分辨率原因：時(shí)間分散；空間分散；能量分散；3、改進(jìn)技術(shù)：激光脈沖電離方式—離子延遲引出技術(shù)—離子反射技術(shù)；編輯ppt一、標(biāo)準(zhǔn)條件獲得譜圖：通過電子轟擊電離方式，獲得質(zhì)譜圖〔快原子、電噴霧等沒有標(biāo)準(zhǔn)譜圖〕；二、可能性分析：通過計(jì)算機(jī)檢索，對(duì)未知化合物進(jìn)行定性—檢索結(jié)果可以給出幾個(gè)可能的化合物，并以匹配度大小順序列出這些化合物的名稱、分子式、分子量、結(jié)構(gòu)式；三、化合物的初步認(rèn)定：匹配度大于900〔—1000〕，可以認(rèn)定〔不能選擇相對(duì)好〕；幾個(gè)匹配度都很好—結(jié)構(gòu)接近，必須利用其他輔助鑒定方法；四、最終認(rèn)定：根據(jù)結(jié)果找標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校對(duì)；質(zhì)譜定性分析技術(shù)編輯ppt一、氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用：混合物分析—化學(xué)、化工、環(huán)境、食品—適用于可以汽化的樣品；GC—很好的別離裝置，但不能對(duì)化合物定性；MS—很好的定性分析儀器，但要求純樣品；二、液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用：適用于極性強(qiáng)、分子量大的化合物；關(guān)鍵技術(shù)—接口：去除溶劑，并使樣品電離—每一類接口裝置只適用于某一類分析對(duì)象；三、質(zhì)譜—質(zhì)譜聯(lián)用：增加碎片離子的產(chǎn)率；—MS/MS聯(lián)用四、毛細(xì)管電泳—質(zhì)譜聯(lián)用：高效液相別離技術(shù)與質(zhì)譜聯(lián)用；生命物質(zhì)檢測(cè)；醫(yī)用分析領(lǐng)域；質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)及優(yōu)勢(shì)分析編輯ppt1、毛發(fā)中毒品的分析：分段定量確定吸毒史—短期停止吸毒者尿液中檢測(cè)不出來；2、新型高效安眠、鎮(zhèn)靜藥分析：麻醉?yè)尳佟幮O強(qiáng)，溶點(diǎn)較高，在GC等儀器上響應(yīng)很低；易漏檢；3、爆炸后的殘留物分析：微量組分鑒定—分子