质谱基础知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,MS_LCMS,1,MS(mass spectrometry),基本原理：,质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子碎片，于磁场中按质荷比,(m/z),大小分离并记录的分析方法。,称量离子质量的工具。,其整个过程类似于：,2,质谱：称量离子质量的工具,12 units,0 units,基本原理,3,12 units,质谱：称量离子质量的工具,12 units,基本原理,4,8 9 10 11 12 13 14 15 16,质谱：称量离子质量的工具,12 units,12 units,基本原理,5,8 9 10 11 12 13 14 15 16,质谱：称量离子质量的工具,12 units,14 units,基本原理,6,12 units,8 9 10 11 12 13 14 15 16,mass,Number of counts,质谱：称量离子质量的工具,基本原理,7,电离装置把样品电离为离子,质量分析装置把不同质荷比的离子分开,经检测器检测之后可以得到样品的质谱图,基本原理,8,基本原理,以下为某一化合物的,MS,谱图,9,离子源,硬电离源：,很多离子碎片峰，提供丰富的结构信息。主要为电子轰击源。,软电离源：,无碎片峰或者少量碎片峰，主要为分子离子峰，通常是,M+1,或,M-1,或加合峰，如,M+23,，,M+,溶剂,10,硬电离源,电子轰击源,(Electro-Impact source,EI),11,软电离源,1,）大气压电离源,(Atmospheric Pressure,ionization),2,）化学电离源,(Chemical Ionization,CI),3,）基质辅助激光解析电离,(matrixassisted,laser desorption-ionization,MALDI),4,）快原子轰击,(Fast atom bombardment,FAB,）,12,化学电离源,1,）用,EI source,轰击反应气，得到反应气离子,2,）反应气离子与样品分子作用，使样品分子电离,3,）较,EI,能量低，碎片峰较,EI,少，更容易获得分子离,子峰,以甲烷为反应气示例：,在电子轰击下，甲烷首先被电离：,CH,4,+e C,2,H,5,+,CH,5,+,C,3,H,7,+,CH,3,+,反应气离子与样品分子反应：,CH,5,+,MM+1+,CH,4,C,2,H,5,+,MM-1+,C,2,H,6,13,大气压电离源,大气压电离源,Atmospheric Pressure ionization,API,1.,电喷雾电离源,ElectrosprayIonization,ESI,2.,大气压化学电离源,Atmosphere Pressure Chemical Ionization,APCI,3.,大气压光致电离源,Atmosphere Pressure Photo Ionization,APPI,14,电喷雾电离源,1.,样品溶液通过一根加有数千伏电压（高电场）的不锈钢毛细管中喷出形成静电喷雾，形成非常细小的带电雾滴,2.,当带电雾滴通过一个逆向的热氮气帘时，雾滴中的溶剂逐渐挥发，雾滴体积变小，表面电荷密度增加，形成强静电场使极性分子离子化，最终离子从雾滴表面溅射出来,3.,离子源的电压大小取决与溶剂,通常电压是,2500 4500 V,（加正电压产生正离子，加负电压产生负离子）,溶剂表面张力越大，所需电压也越大,15,电喷雾电离源,16,电喷雾电离源,流出液在高电场下形成带电喷雾，在电场力作用下穿过气帘,进入质量分析器,.,气帘的作用：雾化；蒸发溶剂；阻止中性溶剂分子,17,大气压化学电离源（,APCI,）,电晕针高压放电，使喷雾气电离，产生初级离子。喷雾气为空气或氮气,初级离子立即与溶剂分子作用，形成溶剂离子,(,如,H,3,O+,CH,3,OH,2,+),溶剂离子与样品分子通过质子转移，形成,M+H+(,正离子模式,),或,M-H-(,负离子模式,),APPI,的原理与此相似，以激光束代替电晕针,18,质量分析器,单聚焦磁偏转质量分析器,(single focusing),双聚焦磁偏转质量分析器,(double focusing),四极杆质量分析器,(Quadrupole mass analyzer),飞行时间质量分析器,(time of flight),19,单聚焦磁偏转质量分析器,m/z=H2R2/2U,是磁分析器质谱方程，是设计质谱仪的主要依据。,R,为一定值（因仪器条件限制），如再固定加速电位,U,，,则,m/z,仅与外加磁场强度,H,有关。扇形磁场的作用：,使相同质荷比，入射方向不同的离子会聚,20,在讨论单聚焦分析器质量分离原理时，曾假定离子的初始能量为,零，离子的动能只决定加速电压。实际上，由离子源产生的离子，,其初始能量并不为零，而且其能量各不相同，经加速后的离子其能,量也就不同。因此即使是质量相同的离子，由于能量（或速度）的,不同。在磁场中的运动半径也不同，因而不能完全会聚在一起，这,就大大降低了仪器的分辨率，使相邻两种质量的离子,m1,和,m2,很难,分离。,单聚焦磁偏转质量分析器,21,双聚焦磁偏转质量分析器,Re=2U/E=mu2/Ez,如果电场强度,E,一定，离子轨道半径仅取决于离子的动能，而与离子质量无关，所以扇型电场是一个能量分析器，不起质量分离的作用；对于质量相同的离子，它是一个速度分离器。在双聚焦质谱仪中,同时采用电场和磁场组成的质量分析器，因而不仅可以实现方向聚焦,即将质荷比相同而入射方向不同的离子聚焦，而且可以实现速度聚焦，即将质荷比相同，而速度,(,能量,),不同的离子聚焦。所以双聚焦质谱仪比单聚焦质谱仪,(,只能实现方向聚焦,),具有更高的分辨率。,22,双聚焦磁偏转质量分析器,这种静电分析器和磁分析器配合使用，同时实现方向和能量聚焦的分析器，称为双聚焦分析器。,23,四极杆质量分析器,由两组对角筒形构成,分别施加直流电压和射频交流电压,在一定的直流电压和交流电压比,(u/v),以及场半径,r,固定的条件下，对于某一种射频频率，只有一种质荷比的离子可以顺利通过电场到达质量分析器，这些离子成为共振离子，其它离子在运动过程中撞击在圆筒电极上而被过滤掉。,24,飞行时间质量分析器,牵引极,加速极,25,检测器,26,常见加合离子峰,M+Na+=M+23+,加钠离子；,MK+=M+39+,加钾离子；,M+NH,4,+=M+18+,加铵离子；,M+H+H,2,O+=M+19+,加水；,M+X+,这里,X,是指溶剂缓冲液中的阳离子；,M+H+Solvent+,溶剂加合峰，,M+H+CH,3,CN+=M+42+,是,CH,3,CN,加合离子，,M+H+CH,3,OH+=M+33+,是,CH,3,OH,加合离子；,27,常见碎片峰,28,二聚及多聚峰,二聚及多聚峰是化合物在质谱内形成的，样品浓度提,高会增加产生多聚离子的概率，如二聚峰表现在,MS,谱图中经常出现,2M+H+,、,2M+Na+,峰等。,29,双电荷及多电荷离子峰,有的分子结构中含杂原子（如,N,，,OS,原子等）较多时，有时会带两个或多个电荷，这时可以检测到双电荷或多电荷离子峰,30,同位素峰,在组成有机化合物的常见元素中，大多数元素都,是由具有一定自然丰度的同位素组成,31,含,Cl,32,含,Br,33,注意事项,1.,精确分子量和摩尔分子量的区别,2.MS,信号的强弱取决于样品的电离程度,MS,仅为辅助检测手段，只可进行粗略判断反应液中是,否有该化合物，不能从,MS,出峰强度来判断反应液中样,品的含量。,3.,溶剂的选择,选择极性溶剂,(,推荐：甲醇、乙腈、水,),，避免非极性溶,剂，禁止使用氘代试剂。,34,实例,例,1,：,Exact Mass=482.3,35,例,2,：,Exact Mass=389.2,36,LCMS,Liquid Chromatography-Mass Spectrum,37,工作原理,1,）接口装置：同时也是离子源，去除溶剂，使样品离子化。,2,）几乎所有,LC-MS,都用大气压电离源作为接口装置和离子源,38,实例,1.,先看,MS,部分,是否有所要离子峰，必要时可通过提取离子流来进行查找。,2.,再看,HPLC,部分，含量有多少，主峰是否完全分开。,3.,两者结合，推测反应进行的程度和反应产生的杂质。,39,40,41,