儀分質(zhì)譜分析法藥學專家講座

第十九章質(zhì)譜法MassSpectrometry儀分質(zhì)譜分析法藥學第1頁質(zhì)譜譜圖基峰強度離子質(zhì)荷比儀分質(zhì)譜分析法藥學第2頁本章內(nèi)容一、概述二、質(zhì)譜儀三、質(zhì)譜圖及相關概念四、質(zhì)譜法應用五、色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術儀分質(zhì)譜分析法藥學第3頁質(zhì)譜分類質(zhì)譜無機質(zhì)譜有機質(zhì)譜一、概述儀分質(zhì)譜分析法藥學第4頁一、概述質(zhì)譜分析法將樣品分子轉(zhuǎn)變成氣態(tài)離子,然后按照離子質(zhì)荷比（m/z）大小,對離子進行分離和檢測,并作定性或定量分析方法。儀分質(zhì)譜分析法藥學第5頁有機質(zhì)譜一、概述儀分質(zhì)譜分析法藥學第6頁定性和定量有力工具應用面廣儀器結(jié)構(gòu)復雜,造價高一、概述—質(zhì)譜法特點儀分質(zhì)譜分析法藥學第7頁1911年:世界第一臺質(zhì)譜裝置（J.J.Thomson）40年代:同位素和無機元素分析50、60年代:有機物分析，GC-MS聯(lián)用技術80年代:新質(zhì)譜技術出現(xiàn)，基質(zhì)輔助激光解吸電離源，電噴霧電離源，LC-MS聯(lián)用儀等.1922年和年Nobelprice一、概述—質(zhì)譜發(fā)展史儀分質(zhì)譜分析法藥學第8頁氣體擴散直接進樣氣相色譜液相色譜電子轟擊化學電離電噴霧激光解吸

二、質(zhì)譜儀單聚焦雙聚焦飛行時間四極桿離子阱真空系統(tǒng)儀器結(jié)構(gòu)儀分質(zhì)譜分析法藥學第9頁1.分辨率(Resolution,R)（一）質(zhì)譜儀性能指標儀分質(zhì)譜分析法藥學第10頁分辨率計算例題儀分質(zhì)譜分析法藥學第11頁2.質(zhì)量范圍如:2～250，10～0等（一）質(zhì)譜儀性能指標3.靈敏度絕對靈敏度4.重現(xiàn)性質(zhì)量數(shù)和定量分析重現(xiàn)性

儀分質(zhì)譜分析法藥學第12頁1.進樣系統(tǒng)2.離子源3.質(zhì)量分析器4.檢測系統(tǒng)5.真空系統(tǒng)6.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（二）質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)儀分質(zhì)譜分析法藥學第13頁1.進樣系統(tǒng)儀分質(zhì)譜分析法藥學第14頁2.離子源①

電子電離源(EI)

②化學電離源（CI）③大氣壓化學電離源(APCI)

④電噴霧電離源（ESI

）⑤基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)

儀分質(zhì)譜分析法藥學第15頁①

電子電離源(ElectronIonization,EI)儀分質(zhì)譜分析法藥學第16頁①

電子電離源(ElectronIonization,EI)EI源特點:電離效率高,靈敏度高；離子碎片多,有豐富結(jié)構(gòu)信息有標準質(zhì)譜圖庫；但經(jīng)常沒分子離子峰.只適合用于易氣化、熱穩(wěn)定化合物。電子轟擊電壓:70eV有機化合物分子電離電位普通為:7～15eV

儀分質(zhì)譜分析法藥學第17頁②化學電離源（ChemicalIonization,CI）化學電離過程:⑵⑴⑶結(jié)果產(chǎn)生:[M+H]+

離子儀分質(zhì)譜分析法藥學第18頁②化學電離源（ChemicalIonization,CI）準分子離子峰強,可取得分子量信息;譜圖簡單;但不能進行譜庫檢索,只適合用于易氣化、熱穩(wěn)定化合物。CI源特點:儀分質(zhì)譜分析法藥學第19頁EI譜與CI譜比較EI譜CI譜樣品分析儀分質(zhì)譜分析法藥學第20頁③

大氣壓化學電離

(AtmosphericpressurechemicalIonization,APCI)

特點:1.產(chǎn)生準分子離子峰（M+H+）2.適合用于熱穩(wěn)定極性較小化合物分析3.應用:與液相色譜儀聯(lián)用儀分質(zhì)譜分析法藥學第21頁④電噴霧電離源（ElectronsprayIonization,ESI

）儀分質(zhì)譜分析法藥學第22頁++++++--+++++++++++++-----++++++++++-----++++++--Evaporation+ChargedDroplets試樣離子準分子離子AnalyteIonsSolventIonClustersSalts/IonpairsNeutrals++++++--其它離子④電噴霧電離源

（ElectronsprayIonization,ESI

）2.適合用于極性化合物熱不穩(wěn)定化合物分析；3.應用:與液相色譜儀聯(lián)用。1.產(chǎn)生準分子離子峰特點:（M+H+;M+Na+;M+K+）儀分質(zhì)譜分析法藥學第23頁電噴霧電離譜圖儀分質(zhì)譜分析法藥學第24頁電噴霧及大氣壓化學電離譜圖儀分質(zhì)譜分析法藥學第25頁⑤基質(zhì)輔助激光解吸電離源（Matrixasistantlaiserdesorptionionization,MALDI）特點:軟電離，可得到分子量信息適合用于蛋白質(zhì)等大分子分析儀分質(zhì)譜分析法藥學第26頁基質(zhì)輔助激光解吸電離譜圖儀分質(zhì)譜分析法藥學第27頁質(zhì)譜離子源總結(jié)（原理、應用）M.W極性GC/EI/CIHPLC/APCIHPLC/ESIMALDI儀分質(zhì)譜分析法藥學第28頁電子電離源(EI)化學電離源(CI)大氣壓化學電離源（APCI）電噴霧電離源(ESI)激光輔助解吸電離源(MALDI)原理失去電子離子加合離子加合離子加合離子加合離子類型分子離子，碎片離子準分子離子準分子離子準分子離子準分子離子應用特點GC/MS？GC/MS？LC/MS？LC/MS？直接進樣？離子源特點總結(jié)儀分質(zhì)譜分析法藥學第29頁思索題質(zhì)譜分析法概念質(zhì)譜儀由哪幾部分組成？各部分作用是什么？（畫出質(zhì)譜儀方框示意圖）離子源作用是什么？試述EI和CI離子源原理及特點儀分質(zhì)譜分析法藥學第30頁

3.1單、雙聚焦質(zhì)量分析器

3.2四極桿質(zhì)量分析器

3.3飛行時間質(zhì)量分析器

3.4串級質(zhì)譜(兩個質(zhì)量分析器串聯(lián))3.質(zhì)量分析器儀分質(zhì)譜分析法藥學第31頁3.1單聚焦質(zhì)量分析器儀分質(zhì)譜分析法藥學第32頁分辯率高體積大價格昂貴特點:3.2雙聚焦質(zhì)量分析器儀分質(zhì)譜分析法藥學第33頁

3.2四極桿質(zhì)量分析器儀分質(zhì)譜分析法藥學第34頁重現(xiàn)性好,線性范圍寬,適合用于定量分析體積小,價格較低；分辨率低,質(zhì)量范圍小。四極桿質(zhì)量分析器特點:

3.2四極桿質(zhì)量分析器儀分質(zhì)譜分析法藥學第35頁3.3飛行時間質(zhì)量分析器(TimeofFlightAnalyzer,TOF)T=L(m/2eV)1/2質(zhì)量范圍寬,有高、低分辨率兩種結(jié)構(gòu)重現(xiàn)性差,主要用于定性分析適合用于蛋白質(zhì)等大分子分析特點:儀分質(zhì)譜分析法藥學第36頁串聯(lián)質(zhì)譜法(Tandemmassspectrometry)Fixedm/zPassAllFixedm/z特點:有極高靈敏度和特異性儀分質(zhì)譜分析法藥學第37頁LC/MSCID技術1.CID技術在離子源或多級質(zhì)量分析器內(nèi)，離子與氣體發(fā)生碰撞,生成碎片離子過程。CID分為兩種:①源內(nèi)（insource）CID；②三級四極桿質(zhì)譜CID。(Collisioninduceddissociation)儀分質(zhì)譜分析法藥學第38頁2.CID結(jié)構(gòu)

①源內(nèi)CID②三重四極桿CID儀分質(zhì)譜分析法藥學第39頁4.檢測系統(tǒng)儀分質(zhì)譜分析法藥學第40頁5.真空系統(tǒng)質(zhì)譜儀需要在高真空下工作:10-410-6Pa(1)大量氧會燒壞離子源燈絲；(2)用作加速離子幾千伏高壓會引發(fā)放電；(3)引發(fā)額外離子－分子反應，改變裂解模型，譜圖復雜化;(4)影響靈敏度。1-11Torr=1mmHg=133.322Pa儀分質(zhì)譜分析法藥學第41頁液相色譜質(zhì)譜分析過程模擬動畫儀分質(zhì)譜分析法藥學第42頁思索題1.為何質(zhì)譜儀需要高真空?2.雙聚焦質(zhì)量分析器、四極桿質(zhì)分析器、飛行時間質(zhì)量分析器及串級質(zhì)譜法特點儀分質(zhì)譜分析法藥學第43頁質(zhì)譜圖三、質(zhì)譜圖及相關概念儀分質(zhì)譜分析法藥學第44頁2.質(zhì)譜中各種離子峰___分子離子峰

定義:樣品分子在高能電子撞擊下失去一個電子而形成離子,記為M+。穩(wěn)定性:芳香環(huán)>共軛多烯>環(huán)狀化合物>…儀分質(zhì)譜分析法藥學第45頁2.質(zhì)譜中各種離子峰___分子離子峰分子離子峰數(shù)值等于相對分子量分子離子峰必須符合氮規(guī)律①.N偶數(shù),M偶數(shù)②.N奇數(shù),M奇數(shù)含Cl或Br原子分子利用M和M+2分子離子峰作判斷特點:儀分質(zhì)譜分析法藥學第46頁準分子離子峰準分子離子峰___分子與其它離子加合產(chǎn)生峰如

M+H+、M+Na+、M+K+等。

準分子離子常由軟電離產(chǎn)生。3.質(zhì)譜中各種離子峰___軟電離方式:CI,APCI,ESI,MALDI儀分質(zhì)譜分析法藥學第47頁碎片離子峰碎片離子峰－當轟擊電子能量超出分子電離所需能量(50～70eV)時,分子離子處于激發(fā)狀態(tài),在離子源中其原子之間一些鍵還會深入斷裂,產(chǎn)生質(zhì)量數(shù)較低碎片離子而形成離子峰4.質(zhì)譜中各種離子峰___儀分質(zhì)譜分析法藥學第48頁當有機化合物蒸氣分子進入離子源受到電子轟擊時，按以下方式形成各種類型離子（分子碎片）:ABCD+e-ABCD++2e-分子離子

BCD?

+A+

B?

+A+

CD?

+AB+

A

?

+B+

ABCD+

D?

+C+

AB?

+

CD+

C?

+D+碎片離子5.有機化合物斷裂方式儀分質(zhì)譜分析法藥學第49頁σ―斷裂5.有機化合物斷裂方式儀分質(zhì)譜分析法藥學第50頁重排離子峰6.質(zhì)譜中各種離子峰___儀分質(zhì)譜分析法藥學第51頁重排離子峰6.質(zhì)譜中各種離子峰___例：下面化合物能否發(fā)生麥氏重排？√×儀分質(zhì)譜分析法藥學第52頁碎片離子峰定性作用7.質(zhì)譜中各種離子峰___儀分質(zhì)譜分析法藥學第53頁同位素離子峰7.質(zhì)譜中各種離子峰___氯:35(100%);37(32.5%)

溴:79(100%);81(98.0%)

儀分質(zhì)譜分析法藥學第54頁同位素離子峰M+1峰:M+2峰:7.質(zhì)譜中各種離子峰___666451492928C2H5Cl1581567751Br

CH41615m/zRA16100171.181Br79Br35Cl37Cl(32.5%)(98%)儀分質(zhì)譜分析法藥學第55頁四、分子質(zhì)譜法應用1.相對分子質(zhì)量測定2.分子式測定3.結(jié)構(gòu)測定(一).定性分析(二).定量分析(主要與色譜儀聯(lián)用)1.GC-MS聯(lián)用2.LC-MS聯(lián)用儀分質(zhì)譜分析法藥學第56頁相對分子質(zhì)量測定2.分子式測定⑴高分辨質(zhì)譜儀⑵由同位素比求分子式由M,M+1,M+2峰強度比,查拜諾(Beynon)表(一).定性分析儀分質(zhì)譜分析法藥學第57頁3.結(jié)構(gòu)測定⑴利用標準譜庫⑵計算分子不飽和度Ω⑶分子離子峰相對強度⑷碎片離子峰提供信息⑸紫外、紅外、核磁譜結(jié)合n4四價原子n3三價原子n1一價原子儀分質(zhì)譜分析法藥學第58頁五、色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術色譜質(zhì)譜儀慣用技術1.全掃描(SCAN)和選擇離子(selectionmethods,SIM)儀分質(zhì)譜分析法藥學第59頁色譜質(zhì)譜儀慣用技術1).全掃描(SCAN)和選擇離子(selectionmethods,SIM)SIMSCAN儀分質(zhì)譜分析法藥學第60頁3.多反應監(jiān)測(Multiplereactionmonitoring,MRM)MS1CollisionCellMS2StaticCIDStaticminimisesmatrixinterferencehighsensitivityaccuratereproducible

色譜質(zhì)譜儀慣用技術儀分質(zhì)譜分析法藥學第61頁3).多反應監(jiān)測MRMvsSIM

2.5ppbVinclozolininplumextractVinclozolinMRM285>212VinclozolinSIM285儀分質(zhì)譜分析法藥學第62頁應用技術舉例儀分質(zhì)譜分析法藥學第63頁儀分質(zhì)譜分析法藥學第64頁儀分質(zhì)譜分析法藥學第65頁檢測中草藥中100種殺蟲劑Dichlorvoscis-Mevinphostrans-MevinphosEthoprophosChlorprophamCadusafosPhorate

-HCHHexachlorobenzeneDimethoateCarbofuran

-HCHDimethipinQuintozeneLindaneDiazinoneChlorothalonilPentachloroanilinePhosphamidonChlorpyriphos-methylVinclozolinParathion-methylAlachlorCarbarylHeptachlorPirimiphos-methylMPCPSMalathionChlorpyriphosAldrinFenthionParathionFenpropimorfTriadimefonOxychlordaneFipronilHeptachlorepoxideChlorfenvinphosPhenthoateQuinalphosTriadimenolMethidathion

-ChlordaneTetrachlorvinphosEndosulfan

-ChlordaneProthiofosProfenofosp,p'-DDEDieldrino,p'-TDECinerinIEndrinNitrofenEndosulfan

Fensulfothionp,p'-TDEo,p'-DDTEthionJasmolinITriazophosCarbophenothionEndosulfansulphatep,p'-DDTPropargitePiperonylbutoxidePyrethrinIPhos