第3章-質(zhì)譜技術(shù)與質(zhì)譜儀

第3章質(zhì)譜技術(shù)與質(zhì)譜儀3.1概述3.2質(zhì)譜儀的基本原理3.3質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)3.4質(zhì)譜儀的主要性能指標(biāo)3.5質(zhì)譜圖及其判讀3.6生物質(zhì)譜技術(shù)簡(jiǎn)介3.1概述一、方法概述

質(zhì)譜法以某種方式使帶電原子、分子或分子碎片電離、碎裂，然后按照質(zhì)量或質(zhì)荷比（m/z）大小檢測(cè)它們的強(qiáng)度，并將其排列成譜，這種研究物質(zhì)的方法稱作質(zhì)譜法。

質(zhì)譜儀就是將待測(cè)物樣品在一定條件下轉(zhuǎn)化成氣態(tài)離子，并通過(guò)質(zhì)量分析器，按其質(zhì)荷比大小順序進(jìn)行分離記錄的分析儀器。

這種按質(zhì)量或質(zhì)荷比大小順序排列而成的圖譜就是質(zhì)譜圖。二、質(zhì)譜圖上提供的信息1、物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量；2、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息;結(jié)構(gòu)不同，分子的碎片不同質(zhì)荷比也不同；正癸烷

1、1913年，Thomson使用MS發(fā)現(xiàn)了Ne是由22Ne和24Ne兩種同位素組成，隨后，同位素分析開(kāi)始發(fā)展。

2、20世紀(jì)30年代末至40年代，由于石油工業(yè)的發(fā)展，需要測(cè)定油的成份。將MS用于石油工業(yè)中烴的分析，大大的縮短了分析時(shí)間。

3、50年代到80年代，質(zhì)譜儀器開(kāi)始商品化，并廣泛用于各類有機(jī)物的結(jié)構(gòu)分析；同時(shí)質(zhì)譜方法與NMR、IR、氣相色譜等方法結(jié)合成為有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析的最有效的手段。4、90年代以后，發(fā)展了新的離子化源使得質(zhì)譜儀能滿足一些生物分析的需要，2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予約翰.芬恩（美國(guó)）；田中耕一（日本）；以表彰他們發(fā)明了對(duì)生物大分子的質(zhì)譜分析法。三、發(fā)展歷史四、突出特點(diǎn)1.質(zhì)譜法是唯一可以確定分子質(zhì)量的方法；2.靈敏度高；3.樣品用量少，通常只需微克級(jí)樣品，檢出限可達(dá)10-14g；4.質(zhì)譜儀種類很多，應(yīng)用范圍廣，可進(jìn)行同位素分析，也可進(jìn)行化學(xué)分析，可進(jìn)行無(wú)機(jī)成分、有機(jī)結(jié)構(gòu)分析，生物樣品分析；被分析對(duì)象：氣體、液體、固體。3.2質(zhì)譜儀的基本原理

進(jìn)入進(jìn)樣系統(tǒng)的氣態(tài)樣品分子在離子源中被轉(zhuǎn)化成離子，離子束經(jīng)加速后飛入磁極間的彎曲區(qū)，由于磁場(chǎng)作用，飛行軌道發(fā)生彎曲，此時(shí)離子受到磁場(chǎng)施加的向心力作用，同時(shí)離子還受到離心力的作用，當(dāng)兩力平衡時(shí)，離子飛出彎曲區(qū)。其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，ze為電荷，

為運(yùn)動(dòng)速度，m為質(zhì)量，r為曲率半徑。又因：調(diào)整后可得：

通過(guò)改變B、r、U三個(gè)參數(shù)中的任一個(gè)就可將不同質(zhì)荷比的離子分開(kāi)。如保持B、U

不變，離子的質(zhì)荷比與半徑的平方成正比；現(xiàn)代質(zhì)譜儀一般是保持U、r不變，通過(guò)改變電磁場(chǎng)來(lái)獲得質(zhì)譜圖。

由于樣品離子的質(zhì)荷比不同，離子通過(guò)同樣的電場(chǎng)加速后所獲得的速度也不同，從而在磁場(chǎng)中就會(huì)發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)，它們被離子捕集器捕集，并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)的系列技術(shù)就是質(zhì)譜技術(shù)。Agilent7500系列ICP-MS3.3質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)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)譜圖真空系統(tǒng)樣品3.3.1質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)框圖3.3.2各部分的組成與作用1、真空系統(tǒng)質(zhì)譜儀中離子的產(chǎn)生及經(jīng)過(guò)系統(tǒng)必須處于高真空狀態(tài)。其中，離子源中的真空度：1.3×10-4-1.3×10-5Pa，質(zhì)量分析器中的真空度：1.3×10-6Pa

一般質(zhì)譜儀都采用機(jī)械泵預(yù)抽真空后，再用高效率擴(kuò)散泵連續(xù)地運(yùn)行以保持真空?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀采用分子泵可獲得更高的真空度。高真空的作用：

a）避免離子源燈絲損壞；

b）減少引起其它分子離子反應(yīng)，避免質(zhì)譜圖的復(fù)雜化；

c）防止用作加速離子的幾千伏高壓引起放電。

2、進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)的作用是高效重復(fù)地將樣品引入到離子源中，并且不能造成真空度的降低。常用的進(jìn)樣裝置有：間歇式進(jìn)樣直接探針進(jìn)樣色譜進(jìn)樣系統(tǒng)（GC-MS、HPLC-MS）高頻感藕等離子體進(jìn)樣系統(tǒng)（ICP-MS）注入樣品(10-100

g)—貯樣器(1L-3L)—抽真空并加熱—樣品蒸汽分子(壓力陡度)—漏氣小孔—高真空離子源1.3-0.13Pa（加熱）1）間歇式進(jìn)樣：適于氣體、沸點(diǎn)低且易揮發(fā)的液體、中等蒸汽壓固體。優(yōu)點(diǎn)：引入樣品量小至1ng，在生物質(zhì)譜分析中用得最多。2）

直接探針進(jìn)樣：探針桿通常是一根規(guī)格為25cm6mm，末端有一裝樣品的黃金杯(坩堝)，將探針桿通過(guò)真空閉鎖系統(tǒng)引入樣品，如圖所示。高沸點(diǎn)液體及固體3)色譜進(jìn)樣系統(tǒng)：利用氣相和液相色譜的分離能力，與質(zhì)譜儀聯(lián)用，進(jìn)行多組份復(fù)雜混合物分析。其中色譜進(jìn)樣系統(tǒng)中用得最多的是六通閥。a)取樣位b)進(jìn)樣位六通閥的結(jié)構(gòu)及樣品導(dǎo)入原理六通閥的樣品導(dǎo)入方式：當(dāng)旋轉(zhuǎn)式六通閥處在取樣位時(shí)，用注射器將樣品從①處注入定量管，多余的樣品從②處排出作為廢液，當(dāng)六通閥處在進(jìn)樣位時(shí)，樣品在流動(dòng)相的攜帶下進(jìn)入進(jìn)樣系統(tǒng)。①⑥②③④⑤其中的取樣位與進(jìn)樣位由二位三通電磁閥來(lái)決定。二位三通電磁閥不通電取樣位：PA通、AT不通通電進(jìn)樣位：PA不通、AT通路3、電離源

電離源的功能是將進(jìn)樣系統(tǒng)引入的氣態(tài)樣品分子轉(zhuǎn)化成離子。離解方法根據(jù)分子離子化所需要的能量大小不同分為硬電離方法和軟電離方法。提供較大能量的電離方法為硬電離方法，提供較小能量的電離方法為軟電離方法。軟電離方法適用于易破裂或易電離的樣品，如生物大分子等。常見(jiàn)的幾種離子化方式如下表名稱簡(jiǎn)稱類型離子化試劑電子轟擊源EI氣相高能電子化學(xué)電離CI氣相試劑離子場(chǎng)電離FI氣相高能勢(shì)電極場(chǎng)解吸FD解吸高能勢(shì)電極快原子轟擊FAB解吸高能電子電噴霧電離ESI解吸高場(chǎng)基質(zhì)輔助激光解吸電離MALDI解吸激光輻射1）電子轟擊源

電子轟擊法是常用的電離法，它使用高能電子束從試樣分子中撞出一個(gè)電子而產(chǎn)生正離子的方法。

式中M為待測(cè)分子，M+為分子離子或母體離子。

當(dāng)電子轟擊源具有足夠高的能量時(shí)(一般為7OeV)，大多數(shù)化合物（電離能為10eV）分子不僅可能失去一個(gè)電子形成分子離子，而且有可能進(jìn)一步發(fā)生鍵的斷裂，形成大量的各種低質(zhì)量數(shù)的碎片正離子和中性自由基，這些碎片離子可用于化合物的結(jié)構(gòu)鑒定。

如圖，在離子源內(nèi)，用電加熱銻或鎢的燈絲到2000℃，產(chǎn)生高速電子束，其能量為10-7OeV。當(dāng)氣態(tài)試樣由分子漏入孔進(jìn)入電離室時(shí)，高速電子與試樣分子發(fā)生碰撞，導(dǎo)致試樣分子電離而產(chǎn)生正離子。2）化學(xué)電離源化學(xué)電離法是通過(guò)離子-分子反應(yīng)來(lái)進(jìn)行，而不是用強(qiáng)電子束進(jìn)行電離?；瘜W(xué)電離的原理：用一種小分子的離子，如甲烷、丙烷、氨以及水蒸氣的離子等轟擊試樣分子。首先用高能電子轟擊CH4，使CH4電離產(chǎn)生CH4+·和CH3+，即：CH4+e

CH4+·+2eCH4+·

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生成的CH5+和C2H5+就不會(huì)再與中性甲烷進(jìn)一步反應(yīng)。一旦小量樣品（試樣與甲烷之比為1

1000）導(dǎo)入離子源，試樣分子（RH）發(fā)生下列反應(yīng)：

CH5++RH

RH2++CH4

（[M+1]+）

C2H5++RH

R++C2H6（[M-1]+）

RH2+

和R+然后可能碎裂，產(chǎn)生質(zhì)譜。由[M+1]+或[M-1]+離子很容易測(cè)得其相對(duì)分子質(zhì)量。4、質(zhì)量分析器

質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器位于離子源和檢測(cè)器之間，它的功能是利用不同方式將樣品離子按質(zhì)荷比m/z

大小分開(kāi)。質(zhì)量分析器的主要類型有：磁分析器（單聚焦質(zhì)量分析器，雙聚焦質(zhì)量分析器）、飛行時(shí)間分析器、四極濾質(zhì)器等。具有不同的方向，也就是說(shuō)，發(fā)射角度不同具有不同的動(dòng)能

如何區(qū)分質(zhì)荷比相同，但是具有不同發(fā)射角和不同的動(dòng)能的離子？具有相同質(zhì)荷比的離子在進(jìn)入入射狹縫時(shí)？？（1）單聚焦質(zhì)量分析器：它由單個(gè)扇形（90o或60o）或半圓形（180o）的均勻磁場(chǎng)組成。（2）雙聚焦質(zhì)量分析器：它在離子源與磁場(chǎng)之間增設(shè)一個(gè)靜電分析器，其工作原理圖如下：

當(dāng)離開(kāi)入射狹縫的離子束在穿過(guò)靜電分析器的環(huán)形通道時(shí)，離子所受到的向心力等于離心力時(shí)有：所以，離子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r可通過(guò)外加靜電場(chǎng)來(lái)加以控制，只有動(dòng)能相同的離子才能通過(guò)中間狹縫，實(shí)現(xiàn)能量聚焦。具有不同的方向，也就是說(shuō)，發(fā)射角度不同具有不同的動(dòng)能具有相同質(zhì)荷比的離子在進(jìn)入入射狹縫時(shí)可以采用單聚焦質(zhì)量分析器聚焦于出射狹縫采用單聚焦質(zhì)量分析器不能完全聚焦于出射狹縫要采用雙聚焦質(zhì)量分析器它是一種無(wú)磁動(dòng)態(tài)質(zhì)量分析器，根據(jù)不同質(zhì)荷比的離子在無(wú)場(chǎng)分離區(qū)中的速度不同，引起漂移時(shí)間的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。（3）飛行時(shí)間質(zhì)量分析器(TOF)反射型直線型飛行時(shí)間質(zhì)量分析器如下圖，由燈絲發(fā)射出的電子在電場(chǎng)作用下射向陽(yáng)極，運(yùn)動(dòng)中央的電子在離子化區(qū)與氣體分子碰撞并使之電離，在電子控制極上施加一個(gè)不大的負(fù)脈沖電壓，引出離子化區(qū)中的正離子，在加速區(qū)上加直流負(fù)電壓，使離子得到加速而獲得動(dòng)能，以速度v飛越長(zhǎng)約1m的無(wú)場(chǎng)漂移區(qū)。直線型飛行時(shí)間質(zhì)量分析器的工作原理其速度v為：

由此可見(jiàn)，

t取決于m/z

的平方根之差。也就是說(shuō)，離子的質(zhì)量越小，運(yùn)動(dòng)速度越快，運(yùn)行時(shí)間也就越短，也就越早到達(dá)接收器。此離子達(dá)到無(wú)場(chǎng)漂移管另一端的時(shí)間為：故對(duì)于具有不同m/z的離子，到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間差：（4）四極桿濾質(zhì)器

它由四根互相平行的金屬電極組成，如下圖所示。四電極以對(duì)角線相連分成兩組。電極的截面為對(duì)稱的雙曲面，當(dāng)離子進(jìn)入此四極桿濾質(zhì)器中時(shí)，只有合適質(zhì)荷比的離子才能穿過(guò)對(duì)準(zhǔn)四極桿之內(nèi)的準(zhǔn)直小孔。5、檢測(cè)與記錄質(zhì)譜儀中常用的檢測(cè)器有法拉第杯、電子倍增器及閃爍計(jì)數(shù)器、照相底片等?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀中的檢測(cè)器常采用隧道電子倍增管。

現(xiàn)代質(zhì)譜儀的記錄一般都采用較高性能的計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行快速接收與處理，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)可以對(duì)儀器條件進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，從而提高精密度和靈敏度。

3.4質(zhì)譜儀的主要性能指標(biāo)3.4.1質(zhì)量范圍3.4.2分辨率3.4.3靈敏度3.4.1質(zhì)量范圍

它是指質(zhì)譜儀能夠進(jìn)行分析的樣品的相對(duì)原子質(zhì)量范圍，以原子質(zhì)量單位來(lái)進(jìn)行計(jì)量。一個(gè)原子質(zhì)量單位（1u）就是處于基態(tài)12C中性原子的質(zhì)量的1/12。

質(zhì)譜儀的質(zhì)量檢測(cè)范圍為，

一般氣體：2-100u；有機(jī)物:30-3000u；生物大分子：>400000u3.4.2分辨率

它是指質(zhì)譜儀能分辨的兩個(gè)最小質(zhì)量差的質(zhì)譜峰的能力。如果兩個(gè)峰相應(yīng)的質(zhì)量分別為m1和m2，那么分辨率R=m1/(m2-m1)=m1/m質(zhì)譜儀的分辨率,

對(duì)一般分析：R=500；對(duì)同位素及有機(jī)物：R>10000;例如：[C24H19N]+:m1321.1513;[C21H23NS]+:m2321.1546；R=M/

M=321/(321.1546-321.1513)=97273

m↓,R↑;m越小，R越大，分辨率越高；一般規(guī)定，兩峰間峰谷高度小于兩峰高的10%，就能進(jìn)行分辨。3.4.3靈敏度

質(zhì)譜儀的靈敏度有絕對(duì)靈敏度、相對(duì)靈敏度和分析靈敏度。絕對(duì)靈敏度：儀器可以檢測(cè)到的最小樣品量；相對(duì)靈敏度：儀器可同時(shí)檢測(cè)的大組分與小組分的含量比值；分析靈敏度：輸入儀器的樣品量與儀器輸出的信號(hào)的比值。

Voyager-DE-STR型MALDI-TOF質(zhì)譜儀的靈敏度可達(dá)10-15mol級(jí)。3.5質(zhì)譜圖及其判讀3.5.1質(zhì)譜圖上離子的主要類型3.5.2各類有機(jī)化合物的斷裂規(guī)律及質(zhì)譜圖3.5.3MS的應(yīng)用1、分子離子峰試樣分子在高能電子撞擊下產(chǎn)生正離子，即；

M+為分子離子或母體離子。分子離子的質(zhì)量與化合物的分子量相等。3.5.1質(zhì)譜圖上離子的主要類型

一般有機(jī)分子的電離電位在7-15eV，幾乎所有的有機(jī)分子都有可以辨認(rèn)的分子離子峰。芳香環(huán)分子可產(chǎn)生較強(qiáng)的分子離子峰；高分子量的脂肪醇、醚及胺等產(chǎn)生較小的分子離子峰；若不考慮同位素的影響，分子離子峰一般具有最高質(zhì)量。

分子離子峰的穩(wěn)定性越大，那么質(zhì)譜圖上對(duì)應(yīng)的分子離子峰越高。有機(jī)化合物分子離子峰的穩(wěn)定性順序：芳香化合物＞共軛鏈烯＞烯烴＞脂環(huán)化合物＞直鏈烷烴＞酮＞胺＞酯＞醚＞酸＞支鏈烷烴＞醇分子離子峰：質(zhì)譜圖上質(zhì)荷比最大的峰

a)Ｎ律由Ｃ、Ｈ、Ｏ、X（鹵素）組成的有機(jī)化合物，Ｍ一定是偶數(shù)。由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ組成的有機(jī)化合物，Ｎ奇數(shù)，Ｍ奇數(shù)；Ｎ偶數(shù)，Ｍ偶數(shù)。

b)與鄰近的峰相差是否合理分子離子不可能裂解出三個(gè)以上的氫原子和小于一個(gè)甲基的基團(tuán)，故分子離子峰的左面不可能出現(xiàn)小于3～14個(gè)質(zhì)量單位的峰。2、碎片離子峰分子離子產(chǎn)生后可能具有較高的能量，將會(huì)通過(guò)進(jìn)一步碎裂或重排而釋放能量，碎裂后產(chǎn)生的離子形成的峰稱為碎片離子峰。碎片離子峰的峰高與化學(xué)鍵斷裂及分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，碎片離子峰越穩(wěn)定它的峰高也越高。烯烴多在雙鍵旁的第一個(gè)鍵上開(kāi)裂：

烷烴化合物斷裂多在C-C之間發(fā)生，且易發(fā)生在支鏈上：如：正己烷3、亞穩(wěn)離子峰

若質(zhì)量為m1的離子在離開(kāi)離子源受電場(chǎng)加速后，在進(jìn)入質(zhì)量分析器之前，由于碰撞等原因很容易進(jìn)一步分裂失去中性碎片而形成的m1+m2+△m這種亞穩(wěn)離子峰的表觀質(zhì)量用m*表示，它與m1、m2的關(guān)系為：m*=（m2）2/m1

式中m1為母離子的質(zhì)量，m2為子離子的質(zhì)量。亞穩(wěn)離子峰具有離子峰寬（約2-5個(gè)質(zhì)量單位）、相對(duì)強(qiáng)度低、m/z不為整數(shù)等特點(diǎn)，因而很容易從質(zhì)譜圖中觀察。例如：CH4M=1612C+1H×4=16M13C+1H×4=17M+112C+2H+1H×3=17M+113C+2H+1H×3=18M+2分子離子峰同位素離子峰

因?yàn)?，在甲烷中，I17/I16=0.011。所以，在丁烷中，出現(xiàn)一個(gè)13C的幾率是甲烷的4倍，則分子離子峰m/z=59、58的強(qiáng)度之比I59/I58=4×0.011=0.044；4、同位素離子峰

有些元素具有天然存在的穩(wěn)定同位素，會(huì)在質(zhì)譜圖上出現(xiàn)一些M+1，M+2，M+3的峰，由這些同位素形成的離子峰稱為同位素離子峰。同位素離子峰相對(duì)峰高取決于分子中同位素的種類、數(shù)量和豐度。

CHCHCHCZHR1R2R3R4CHCHR3R4HCCZHR1R2

5、重排離子峰

在兩個(gè)或兩個(gè)以上鍵的斷裂過(guò)程中，某些原子或基團(tuán)從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置發(fā)生重排，并丟失掉中性分子或碎片后而形成的離子，稱為重排離子。質(zhì)譜圖上相應(yīng)的峰為重排離子峰。其中最常見(jiàn)的一種是麥?zhǔn)现嘏?。這種重排形式可以歸納如下：

可以發(fā)生這類重排的化合物有:酮、醛、酸、酯、含P=O，＞S=O的化合物、烯烴類和苯類化合物等。BAHDR++HDRBA+

鄰位效應(yīng)

鄰位效應(yīng)發(fā)生的條件:苯環(huán)上有鄰位取代基

D為雜原子

A原子上有H麥?zhǔn)现嘏艞l件：存在鄰位效應(yīng)碎片離子重排裂解碰撞裂解

設(shè)一有機(jī)化合物由A，B，C和D組成，當(dāng)蒸汽分子進(jìn)入離子源，受到電子轟擊可能發(fā)生下列過(guò)程而形成各種類型的離子如下：舉例：分子離子3.5.2各類有機(jī)化合物的斷裂規(guī)律一、分子的離子化分子進(jìn)行離子化時(shí)，電離電位最低的電子最容易失去

失電子的順序?yàn)椋?/p>

如丙酮：二、斷裂方式2、異裂：一個(gè)

鍵的兩個(gè)電子裂開(kāi)后，兩個(gè)電子都?xì)w屬于其中某一個(gè)碎片，即：有機(jī)化合物的斷裂方式有兩種類型：均裂、異裂。

1、均裂：一個(gè)

鍵的兩個(gè)電子裂開(kāi)，每個(gè)碎片上各保留一個(gè)電子。即：烯烴，電離時(shí)失去一個(gè)π電子

烷基苯的芐基斷裂

含飽和官能團(tuán)的化合物：如胺、醇、醚、硫醇、硫醚、鹵代物等

3、與碎片有關(guān)的化學(xué)鍵的強(qiáng)度（焦耳鍵能的大?。╂I能越小，越容易斷裂鍵類型C-CC-NC-OC-SC-HC-FC-ClC-BrO-H單鍵雙鍵叁鍵3456078353046158893597482725354094853382844622、破碎產(chǎn)物的穩(wěn)定性1）正碳離子的穩(wěn)定性2）π電子對(duì)正電荷有穩(wěn)定作用，如芐基正離子、烯丙基正離子等。3）與碳原子相鄰的雜原子對(duì)正電荷有穩(wěn)定作用3.5.3MS的應(yīng)用一、分子式的確定1、利用同位素的豐度推導(dǎo)分子式（1）分子中氯、溴元素的識(shí)別

氯、溴均有A+2的同位素，因而出現(xiàn)M+2峰。如果分子中只有一個(gè)鹵素原子，則M與M+2的峰強(qiáng)度比為氯3：1和溴1：1。

如分子中含有多個(gè)鹵素原子，則間隔兩個(gè)質(zhì)量數(shù)的質(zhì)譜峰強(qiáng)度比為（a+b)n的展開(kāi)式各項(xiàng)之比。a和b分別是兩種同位素的豐度比。

如分子中既有氯也有溴，則用（a+b)n（c+d)m來(lái)計(jì)算。

分子中碳原子數(shù)越多，13C出現(xiàn)的幾率越高，M+1峰的高度也越高?？衫孟旅娴墓絹?lái)計(jì)算分子中C原子的數(shù)目。（2）分子中碳原子數(shù)目的確定

碳有13C同位素，其豐度為1.1%，是A+1類同位素中豐度最大的，且碳是組成有機(jī)化合物最基本的元素。利用Beynon表查閱可能的分子式

Beynon等人利用同位素豐度以及M、M+1、M+2離子峰的豐度比計(jì)算出可能的分子式（只含C、H、O、N），制成Beynon表。二、分子結(jié)構(gòu)的推測(cè)第一步、根據(jù)質(zhì)譜圖確定分子量第二步、研究質(zhì)譜圖的概貌，判斷分子離子的穩(wěn)定性第三步、根據(jù)重要的低質(zhì)量離子推測(cè)物質(zhì)的類型第四步、與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)譜對(duì)照例1:根據(jù)以下MS圖譜推測(cè)化合物的結(jié)構(gòu)182：C13H12N、C13H10O、C13H26、C14H24105：C7H7N、C7H5O77：C6H551：C4H3CO苯環(huán)特征離子1）分子量為128，不含氮或含偶數(shù)個(gè)氮；2）出現(xiàn)43、57、71等峰，CnH2n+1或CnH2nCO，而無(wú)30、

44等含氮的特征峰，可認(rèn)為化合物不含氮；3）無(wú)77、65、51等苯基的特征峰；例2:根據(jù)以下MS圖譜推測(cè)化合物的結(jié)構(gòu)4）58、86、100為麥?zhǔn)现嘏欧?，因而表明分子中有C=O；5）分子式為C8H16O；6）86的重排峰證明失去的是CH2=CH-CH3，即有（CH3）2CHCH2C=O存在；7）分子結(jié)構(gòu)為：3.6生物質(zhì)譜技術(shù)簡(jiǎn)介3.6.1什么是生物質(zhì)譜技術(shù)？它是根據(jù)生物大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用新型軟離子技術(shù)和以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的專用分析軟件，對(duì)生物樣品進(jìn)行快速、定性和定量分析的一種技術(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域：對(duì)各種生物活性大分子如蛋白質(zhì)、多肽、核酸、多糖的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定與分析。它是研究蛋白質(zhì)組學(xué)、基因功能組學(xué)的重要技術(shù)平臺(tái)之一。3.6.2生物質(zhì)譜分析的特點(diǎn)IonsourceIonseparatordetector離子資源:采用軟電離技術(shù)使底物變成離子氣質(zhì)量分析:根據(jù)質(zhì)量/電荷

(m/z)檢測(cè):pmol–fmole(10-12–10-15mole)3.6.3生物質(zhì)譜分析儀的類型MALDI-TOF:基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時(shí)間質(zhì)譜ESI:電子噴霧離子化質(zhì)譜（常與LC,HPLC聯(lián)用）3.6.4生物質(zhì)譜的軟電離技術(shù)1.電噴霧電離：它是樣品溶液在高電場(chǎng)下發(fā)生靜電噴霧并產(chǎn)生離子發(fā)射的過(guò)程。如圖所示，以內(nèi)徑約為0.1mm的不銹鋼毛細(xì)管作為噴嘴，并施加3-8KV的高電壓，在毛細(xì)管內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)106V/m。當(dāng)溶液與霧化氣體N2一起被泵出毛細(xì)管出口處時(shí)，發(fā)生噴霧，由于其液體微粒帶有強(qiáng)電荷，所以稱為電噴霧。

2、荷電液滴的蒸發(fā)過(guò)程

在高電場(chǎng)作用下，液滴中的溶劑迅速蒸發(fā)，液珠內(nèi)的離子向表面移動(dòng)并積聚，使電荷密度增高，在達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)會(huì)分裂成更小的液滴，產(chǎn)生大量攜帶一個(gè)電荷或多個(gè)電荷的離子，并以單電荷或多電荷離子的形式進(jìn)入氣相，經(jīng)聚焦后進(jìn)入質(zhì)量分析器；而與樣品離子一同穿過(guò)毛細(xì)管的少量溶劑，由于呈電中性且動(dòng)量小而在降壓區(qū)被抽走。

離子蒸發(fā)過(guò)程示意圖它是一種直接氣化并使非揮化性樣品離子化的技術(shù)。原理：先將被測(cè)樣品懸浮或溶解于一種基質(zhì)中形成基體，當(dāng)用337nm的N2激光束掃描基體時(shí)，基體能將吸收的能量均勻地傳遞給樣品，使樣品瞬間升華并離子化。3、基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）基質(zhì)：一類小分子的有機(jī)物；樣品與基質(zhì)的摩爾比一般大于1：1000。使用基質(zhì)的目的：保護(hù)樣品，減少樣品用量；進(jìn)入時(shí)間飛行質(zhì)量分析器。樣品分子在此處與基體分子分離，并按照各自不同的m/e值依次到達(dá)檢測(cè)器而被檢測(cè)出來(lái)。

被離子化后的樣品分子在加速下飛過(guò)自由漂移區(qū)，例如：氨基酸分子的檢測(cè)原理

？在生物大分子中，目前質(zhì)譜分析能解決的主要問(wèn)題是測(cè)定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，包括分子量、肽鏈中氨基酸排列順序以及多肽鍵或二硫鍵的數(shù)目和位置。例如，用質(zhì)譜法測(cè)定多肽和蛋白質(zhì)的序列是根據(jù)其質(zhì)譜中的碎片離子來(lái)推導(dǎo)的。質(zhì)譜中出現(xiàn)的序列信息碎片主要是通過(guò)酰胺鍵（肽鍵）斷裂所形成，由肽鍵主鏈簡(jiǎn)單斷裂而形成的離子按照慣例分成兩類：從N端開(kāi)始以a,b,c表示，從C端開(kāi)始以x,y,z表示。四肽H2NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CONHCHR4COOH代號(hào)所含端基假設(shè)的結(jié)構(gòu)anNbnNcnNxnCynCznCCID片段的命名法

MALDI-TOF檢測(cè)的多肽指紋

trypticdigestionGelProteinDatabase?123compare:??isidentica