LC-MS基本知识及应用[文字可编辑]
LC-MS基础资料
〔3〕母离子扫描
母离子分析可用来鉴定和确认类型的化合物, 尽管它们的母离子的质量可以不同,但在分裂 过程中会生成共同的子离子,这种扫描功能在 药物代谢争论中特殊重要。
(4)中性丧失扫描
中性丧失扫描分析可用来鉴定和确认类型的化 合物,例如新生儿遗传疾病筛查中某些检测工 程。也可以帮助进展未知物构造推断,例如有 中性丧失18Da的意味着-H2O,28-CO,30HCOH,32-CH3OH,44-CO2等等。
Ionic
IonSpray
电喷雾电离源
APCI
大气压化学电离源
Analyte Polarity
GC/MS
Neutral
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Molecular Weight
LC_MS接口的作用
将淋洗剂及样品气化 分别除去大量的淋洗剂分子适应MS的高真空 样品分子的电离
常用的离子源:
279.1591 m/z 316, 2mm 离心管的产生的特征离子 m/z 384, 瓶的光稳定剂产生的离子 m/z391, 管路中邻苯二甲酸二辛酯, C24H38O4H+,
391.2843 m/z413, 邻苯二甲酸二辛酯+钠, C24H38O4Na+,
413.2668
分子量测定失败的缘由
子离子分析〔 MS/MS 〕 子离子,用于构造推断(得到化合物的二级谱图即碎
片离子)和选择离子对作多种反响监测〔MRM〕。
子离子谱图与锥体电压断裂谱图〔源内CID〕可能特殊 相像,所不同的是子离子质谱图只有一种质量通过MS1, 因此也全部碎片离子都是由我们所选定的母离子所产生 的,所以我们更信任由MS/MS产生的谱图的纯度。
液相色谱-质谱联用(LC-MS)
液相色谱-质谱联用(LC-MS)LCMS分别的含义是:L液相C色谱M质谱S分离(友情赠送:G是气相^_^)LC-MS/MS就是液相色谱质谱/质谱联用MS/MS是质谱-质谱联用(通常我们称为串联质谱,二维质谱法,序贯质谱等)LC-MS/MS与LC-MS比较,M(质谱)分离的步骤是串联的,不是单一的。
色谱法也叫层析法,它是一种高效能的物理分离技术,将它用于分析化学并配合适当的检测手段,就成为色谱分析法。
色谱法的最早应用是用于分离植物色素,其方法是这样的:在一玻璃管中放入碳酸钙,将含有植物色素(植物叶的提取液)的石油醚倒入管中。
此时,玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。
然后用纯石油醚冲洗,随着石油醚的加入,谱带不断地向下移动,并逐渐分开成几个不同颜色的谱带,继续冲洗就可分别接得各种颜色的色素,并可分别进行鉴定。
色谱法也由此而得名。
现在的色谱法早已不局限于色素的分离,其方法也早已得到了极大的发展,但其分离的原理仍然是一样的。
我们仍然叫它色谱分析。
一、色谱分离基本原理:由以上方法可知,在色谱法中存在两相,一相是固定不动的,我们把它叫做固定相;另一相则不断流过固定相,我们把它叫做流动相。
色谱法的分离原理就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。
使用外力使含有样品的流动相(气体、液体)通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。
当流动相中携带的混合物流经固定相时,混合物中的各组分与固定相发生相互作用。
由于混合物中各组分在性质和结构上的差异,与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同,随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中先后流出。
与适当的柱后检测方法结合,实现混合物中各组分的分离与检测。
二、色谱分类方法:色谱分析法有很多种类,从不同的角度出发可以有不同的分类方法。
从两相的状态分类:相色谱和经典液相色谱没有本质的区别。
lc-ms
质谱是Thomson于1906年发明的,1989年开发了第一台商用液相色谱串联质谱仪。
经过一个世纪的发展,液相色谱串联质谱仪(LC-MS / MS)广泛用于医药,食品,环境,法医学,临床等领域。
在液相色谱串联质谱法中,液相色谱法负责分析物和干扰物的分离,而质谱法负责检测。
进样后,首先将样品与流动相一起带入色谱柱,然后通过色谱柱分离,然后进入质谱检测。
质谱法基于待测对象的质荷比(M / z)。
在离子源中,被测物质被转换为气相离子,进入质谱分析。
在三重四极杆中,第一质谱仪扫描特定范围的离子或允许特定离子进入碰撞腔。
在碰撞室中,分子离子碰撞并分裂,从而将子离子形成二级质谱仪,二级质谱仪扫描特定范围内的离子或使特定离子进入质谱仪并进入检测器。
LC-MS / MS具有灵敏度高,选择性强,准确度高的特点。
它在临床检测中的应用范围远远超出放射免疫分析和化学检测的范围,这是其他方法无法比拟的。
第三章 LC-MS
优点:形成的是单电荷的准分子离子, 优点:形成的是单电荷的准分子离子,不 会发生ESI 会发生ESI 过程中因形成多电荷离子而发生 信号重叠、降低图谱清晰度的问题; 信号重叠、降低图谱清晰度的问题;适应 高流量的梯度洗脱的流动相;采用电晕放 高流量的梯度洗脱的流动相; 电使流动相离子化, 电使流动相离子化,能大大增加离子与样 品分子的碰撞频率, 品分子的碰撞频率,比化学电离的灵敏度 个数量级。 高3 个数量级。
2)ESI接口的结构 ESI接口的结构
ESI 源主要由五部分组成:1)流动相导入 源主要由五部分组成: 装置; 真正的大气压离子化区域; 装置;2)真正的大气压离子化区域;3) 离子取样孔; 大气压到真空的界面; 离子取样孔;4)大气压到真空的界面;5) 离子光学系统。 离子光学系统。
接口主要由大气压离子化室和离子聚焦透镜 组件构成。 组件构成。 离子化室和聚焦单元之间由一根带惰性金属 金或铂)包头的玻璃毛细管相通。 (金或铂)包头的玻璃毛细管相通。它主要 作用为形成离子化室和聚焦单元的真空差, 作用为形成离子化室和聚焦单元的真空差, 传输由离子化室形成的离子进入聚焦单元并 隔离加在毛细管入口处的高电压。 隔离加在毛细管入口处的高电压。离子聚焦 部分一般由两个锥形分离和静电透镜组成, 部分一般由两个锥形分离和静电透镜组成, 并可以施加不同的调谐电压。 并可以施加不同的调谐电压。
离子的输送:大气压条件下形成的离子, 离子的输送:大气压条件下形成的离子,在电位 差的趋使下(当然也有压力差的作用) 差的趋使下(当然也有压力差的作用), 通过取样 孔(sampling cone)进入质谱真空区。离子流通 cone)进入质谱真空区。 过一个加热的金属毛细管,进入第一个降压区, 过一个加热的金属毛细管,进入第一个降压区, 在毛细管的出口处形成超声速喷射流。 在毛细管的出口处形成超声速喷射流。由于分析 物带电荷并且动量大, 物带电荷并且动量大,可通过下游处于低电位的 锥形分离器的小孔,进入第二降压区, 锥形分离器的小孔,进入第二降压区,经聚焦后 进入质谱。 进入质谱。而与分析物离子一同穿过毛细管的少 量的溶剂,由于呈电中性而且动量小, 量的溶剂,由于呈电中性而且动量小,则在第一 和第二降压区被抽走。 和第二降压区被抽走。
夯实基础液质联用仪(LC-MS)基础知识汇总
夯实基础液质联⽤仪(LC-MS)基础知识汇总液相⾊谱-质谱联⽤仪(LC-MS)是将液相⾊谱仪与质谱仪联⽤的仪器,⽤于样品定性定量分析。
其特点是将应⽤范围极⼴的液相⾊谱分离⽅法与灵敏、专属、能提供分⼦量和结构信息的质谱法结合起来的⼀种现代分析技术。
液质联⽤仪⼯作原理其⼯作原理为:样品通过液相⾊谱分离后的各个组分依次进⼊质谱检测器,各组分在离⼦源被电离,产⽣带有⼀定电荷、质量数不同的离⼦。
不同离⼦在电磁场中的运动⾏为不同,采⽤质量分析器按不同质荷⽐(m/z)把离⼦分开,得到依质荷⽐顺序排列的质谱图。
通过对质谱图的分析处理,可以得到样品的定性和定量结果。
液质联⽤仪基本结构LC-MS主要包括液相⾊谱系统、接⼝、离⼦源、质量分析器、检测器、真空系统、电⽓系统和数据处理等。
⼀、液相⾊谱液相⾊谱部分和普通LC基本相同,由进样系统、输液系统、分离系统、检测系统等组成,⽽在LC-MS系统中,MS部分作为LC的检测器。
进样系统:早期使⽤隔膜和停流进们器,装在⾊谱柱⼊⼝处。
现在⼤都使⽤六通进样阀或⾃动进样器。
进样装置要求密封性好,死体积⼩,重复性好,保证中⼼进样,进样时对⾊谱系统的压⼒、流量影响⼩。
输液系统:主要包括贮液器——⽤于贮存流动相;输液泵——⾼压泵的输出压⼒⼀般在150~500 kg/cm2。
(1 kg/cm2=98.0665 kPa),流速在0.01~10 mL/min,对⾼压泵的要求是流速恒定,⽆脉动,流量可以调节;过滤器——⽤于过滤微⼩杂质;脱⽓装置——若流动相中所含的空⽓不除去,则流动相通过⾊谱柱时其中的⽓泡受到压⼒⽽压缩,流出⾊谱柱后到检测器时因常压⽽将⽓泡释放出来,造成检测器噪声增⼤,使基线不稳,仪器不能正常⼯作;梯度洗脱装置——有两种⽅式:⼀种称低压梯度,指常压下溶剂按⼀定⽐例混合后再由⾼压泵输⼊⾊谱柱,⼜称外梯度;另⼀种称⾼压梯度,指先⽤⾼压泵将各溶剂输⼊混合器混合,再送⼊⾊谱柱,也称为内梯度。
LC-MS基本知识及应用
优点: 1. 灵敏度高,10-7—10-8g,单离子检测可达10-12g 2. 快速,几分甚至几秒 3. 测定分子量,确定分子式 4. 分析范围广,便于混合物分析 5. 新的电离、检测技术
局限性: (1)异构体,立体化学方面区分能力差。 (2)重复性稍差,要严格控制操作条件 (3)有离子源产生的记忆效应,污染等问题。 (4)价格稍显昂贵,操作有点复杂 (5)质量歧视效应
4.大气压电离源(api) 液质联用仪最常用的离子化方式。 常见的大气压电离源有三种:大气压电喷雾(ESI),大气压化学电离(APCI)和大气 压光致电离(APPI)。 由于大气压电离源是独立于高真空状态的质量分析器之外的,故不同大气压电离源之间 的切换非常方便。
5.基质辅助激光解吸离子化(maldi) 主要用于可达100000da质量的大分子分析,仅限于作为飞行时间分析器和FT-MS的离子源使用。特别适合 蛋白质,多肽等大分子,可以直接从组织样品采集数据。
电喷雾VS大气压化学电离
• 电离机理:电喷雾采用离子蒸发,而APCI电离是高压放电发生了质子转移而生成 [M+H]+或[M-H]-离子。
• 样品流速:APCI源可从0.2到2 ml/min;而电喷雾源允许流量相对较小,一般为 0.2-1 ml/min.
• 断裂程度:APCI源的探头处于高温,热不稳定的化合物会分解. • 适用范围:电喷雾有利于分析极性大的小分子和生物大分子及其它分子量大的化
1.四极杆质量分析器 2.飞行时间质量分析器 3.离子阱质量分析器 4.傅里叶变换质量分析器四极杆质量分析器 5.扇形磁分析器
多级质量分析
通常通过由惰性气体分子,例如氮气,氩气或 氦气,碰撞所选择的分子离子来实现的。这种 通过中性分子的碰撞把能量传递给离子的过程 就是所谓的“碰撞诱导解离(CID)” 。这种 能量传递足以使分子键断裂和所选择的离子重 排 碎片离子被用于对原来的分子离子的结构判断。
色谱联用技术(LC-MS).
常用于强极性化合物及高分子化合物的测定,一般 不适于非极性或弱极性化合物的分析;
由于温度较低,因此较适用于热不稳定化合物;
只能允许非常小的液体流量(0.2~1mL)。
② 大气压化学源(API-±CI、APCI)
大气压化学源 工作原理
与ESI相似,所不同的是通过电晕放电针首先 使溶剂离子化,离子化的溶剂与待分析物气态分 子发生离子交换反应,形成准分子离子,使分析 物离子化。
(1)种类:甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合 物以及易挥发盐的缓冲溶液。 若流动相需用缓冲溶液,该缓冲液最好具有挥发 性,这样可pH值,调节 流动相的pH。
蛋白酵素
流动相应当具有低的蒸发热和低的表面张力,以 增强离子的解吸作用,离子化效率提高。 (2)流速:和色谱柱的内径有关,内径越小流量越 小。 0.3 1.0 2.1 4.6 内径(mm) 10 30~60 200~500 >700 流速(μl/min)
母离子分析可用来鉴定和确认类型已知的 化合物,尽管它们的母离子的质量可以不同, 但在分裂过程中会生成共同的子离子,这种扫 描功能在药物代谢研究中十分重要。
Product Ion Scan(子离子扫描)
-After identification, the precursor ion is sent into the collision cell and fragmented by CID -Q1 is fixed, Q3 sweeps a given mass range -Used for structural elucidation(结构确认) -First step to developing quantitative method
(2) 负离子方式
LCMS液质联用仪原理及基础知识介绍
LCMS液质联用仪原理及基础知识介绍LC-MS是液相色谱-质谱联用技术,是将液相色谱(LC)与质谱(MS)两种分析技术结合起来,对化合物进行分离和定性定量分析。
液相色谱将混合物中的化合物分离开来,而质谱则对分离后的单个化合物进行分子结构和组成的分析。
LC-MS的原理是首先通过液相色谱将混合物中的化合物分离开来。
液相色谱采用一个固定相(如柱子内的填料)和一个移动相(溶剂),将待分离的化合物通过不同的亲和性与固定相进行交互,从而使化合物逐步分离。
分离后的化合物进入质谱部分进行分析。
质谱主要是通过离子化技术将分离后的化合物转化为离子,并在电场作用下进行分离和检测。
常见的离子化技术包括电喷雾离子源(ESI)和化学电离(CI)等。
在质谱仪中,离子化的化合物被加速到一定能量,通过一个磁场进行分离,根据离子的质量与荷比(m/z)比值,可以得到化合物的分子质量。
LC-MS的基础知识包括液相色谱和质谱。
液相色谱(LC):液相色谱是一种在液体流动相中通过固定相分离化合物的技术。
在液相色谱中,通过调节流动相的组成、温度、流速等参数,可以改变溶剂在固定相上的极性和亲和力,从而实现化合物的分离。
常见的液相色谱技术包括高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、离子色谱(IC)等。
质谱(MS):质谱是一种通过分析分子离子的质荷比来确定化合物的结构和组成的分析技术。
质谱主要包括离子化、质量分析和信号检测等步骤。
离子化可以通过不同的技术实现,如电喷雾离子源(ESI)、化学电离(CI)等。
质量分析部分主要通过加速离子,使其通过磁场分离,根据离子质量与荷比,可以得到化合物的质量。
信号检测主要是在质谱仪内部检测加速离子之后的荷电粒子。
LC-MS在许多领域中有广泛的应用。
例如,在生物医药领域,LC-MS 可以用于药物代谢和药物残留的研究;在环境科学中,LC-MS可以用于检测水体和土壤中的有机污染物;在食品安全监测中,LC-MS可以用于检测食品中的农药残留和添加剂等。
LC-MS原理详细讲解
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有机质谱的特点
优点:
(1)定分子量准确,其它技术无法比。 (2)灵敏度高,常规10-7—10-8g,单离子检测可
达10-12g。 (3)快速,几分甚至几秒。 (4)便于混合物分析,LC/MS,MS/MS对于难
分离的混合物特别有效, 其它技术无法胜任。 (5)多功能,广泛适用于各类化合物。
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大气压化学电离(APCI)特点
大气压化学电离也是软电离技术,只产生单电 荷峰,适合测定质量数小于2000Da的弱极性 的小分子化合物;适应高流量的梯度洗脱/高低 水溶液变化的流动相;通过调节离子源电压控 制离子的碎裂。
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电喷雾与大气压化学电离的比较
电离机理:电喷雾采用离子蒸发,而APCI电离是 高压放电发生了质子转移而生成[M+H]+或[M-H]离子。
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质量色谱图
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总离子流图
准分子离子:
指与分子存在简单关系的离子,通过它可 以确定分子量.液质中最常见的准分子离子 峰是[M+H]+ 或[M-H]- .
精选课件Байду номын сангаас
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Ionic
IonSpray离子喷雾
LC-MS原理 质谱法原理及应用
LC-MS原理质谱法原理及应用质谱法的原理及应用质谱法的原理及应用摘要:用电场和磁场将运动的离子(带电荷的原子、分子或分子碎片)按它们的质荷比分离后进行检测的方法。
测出了离子的准确质量,就可以确定离子的化合物组成。
这是由于核素的准确质量是一多位小数,决不会有两个核素的质量是一样的,而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。
关键词:质谱法离子运动离子源质量分析器正文:1898年W.维恩用电场和磁场使正离子束发生偏转时发现,电荷相同时,质量小的离子偏转得多,质量大的离子偏转得少。
1913年J.J.汤姆孙和F.W.阿斯顿用磁偏转仪证实氖有两种同位素[kg1]Ne和[kg1]Ne 阿斯顿于1919年制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计,用来测定同位素的相对丰度,鉴定了许多同位素。
但到1940年以前质谱计还只用于气体分析和测定化学元素的稳定同位素。
后来质谱法用来对石油馏分中的复杂烃类混合物进行分析,并证实了复杂分子能产生确定的能够重复的质谱之后,才将质谱法用于测定有机化合物的结构,开拓了有机质谱的新领域。
质谱法的原理是待测化合物分子吸收能量(在离子源的电离室中)后产生电离,生成分子离子,分子离子由于具有较高的能量,会进一步按化合物自身特有的碎裂规律分裂,生成一系列确定组成的碎片离子,将所有不同质量的离子和各离子的多少按质荷比记录下来,就得到一张质谱图。
由于在相同实验条件下每种化合物都有其确定的质谱图,因此将所得谱图与已知谱图对照,就可确定待测化合物。
利用运动离子在电场和磁场中偏转原理设计的仪器称为质谱计或质谱仪。
前者指用电子学方法检测离子,而后者指离子被聚焦在照相底板上进行检测。
质谱法的仪器种类较多,根据使用范围,可分为无机质谱仪和有机质谱计。
常用的有机质谱计有单聚焦质谱计、双聚焦质谱计和四极矩质谱计。
目前后两种用得较多,而且多与气相色谱仪和电子计算机联用。
主要由以下部分组成:1,高真空系统质谱计必须在高真空下才能工作。
LC-MS简介液质联用简介
液质联用(LCMS)原理简析1.质谱法质谱分析是先将物质离子化,按离子的质荷比分离,然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。
质谱的样品一般要汽化,再离子化。
不纯的样品要用色谱和质谱联用仪,是通过色谱进样。
即色谱分离,质谱是色谱的检测器。
离子在电场和磁场的综合作用下,按照其质量数m和电荷数Z的比值(m/z,质荷比)大小依次排列成谱被记录下来,以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标,离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。
2.质谱仪质谱仪由以下几部分组成数据及供电系统┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━━┓进样系统离子源质量分析器检测接收器┗━━━━━╋━━━━━━┛真空系统质谱仪一般由进样系统、离子源、分析器、检测器组成。
还包括真空系统、电气系统和数据处理系统等辅助设备。
(1)离子源:使样品产生离子的装置叫离子源。
液质的离子源有ESI,APCI,APPI,统称大气压电离(API)源,实验室常用液质的离子源为ESI源。
电喷雾(ESI)的特点通常小分子得到[M+H]+ ]+,[M+Na]+ 或[M-H]-单电荷离子,生物大分子产生多电荷离子。
电喷雾电离是最软的电离技术,通常只产生分子离子峰,因此可直接测定混合物,并可测定热不稳定的极性化合物;其易形成多电荷离子的特性可分析蛋白质和DNA等生物大分子;通过调节离子源电压控制离子的碎裂(源内CID)得到化合物的部分结构。
(2)质量分析器: 由它将离子源产生的离子按m/z分开。
离子通过分析器后,按不同质荷比(M/Z)分开,将相同的M/Z离子聚焦在一起,组成质谱。
质量分析器有:磁场和电场、四极杆、离子阱、飞行时间质谱、傅立叶变换离子回旋共振等。
实验室目前液质的质量分析器类型:三重四极杆(QqQ):离子源→第一分析器→碰撞室→第二分析器→接收器MS1 MS2Q1 q2 Q3QqQ仪器可以方便的改变离子的动能,因此扫描速度快,体积小,常作为台式进入常规实验室,缺点是质量范围及分辨率有限,不能进行高分辨测定,只能做到单位质量分辨。
LC MS知识介绍
LC MS知识介绍lc-ms知识介绍1.如何看待质谱(1)确定分子离子,即确定分子量:氮规则:氮原子偶数的分子质量数为偶数,氮原子奇数的分子质量数为奇数。
高质量碎片离子存在合理的质量差异。
如果质量差在3~8和10~13、21~25之间是不可能的,则表明它是碎片或杂质。
(2)确定元素组成,即确定分子式或碎片化学式:高分辨质谱法可以直接从分子量计算化合物的元素组成,从而推导出分子式。
低分辨率质谱法使用元素的同位素丰度。
m-1、m-15、m-18、m-20、m-31。
这意味着H、CH3、H2O、HF、OCH3的损失(3)峰值强度与结构之间的关系。
丰度大反映了离子结构的稳定性:在元素周期表中自上而下,从右至左,杂原子外层未成键的电子越易被电离,容纳正电荷能力越强,含支链的地方易断。
2、离子源EI(电子电离):电子轰击电离-硬电离。
化学电离:化学电离——核心是质子转移。
FD(现场解吸):现场解吸-目前基本上由FAB取代。
fab(fastatombombardment):快原子轰击―或者铯离子(lsims,液体二次离子质谱)。
ESI(电喷雾电离):电喷雾电离是最软的电离方式。
离子蒸发用于获得[m+h]+]+,[m+na]+或[m-h]-单电荷离子。
化合物无需挥发性,溶液中已形成离子;样品流速:0.2-1ml/min;它适用于极性分子的分析。
它可以分析小分子和大分子(如蛋白质分子、肽等)。
生物大分子产生多电荷离子,通常只产生分子离子峰。
因此,它可以直接测定混合物和热不稳定的极性化合物;通过调节离子源的电压来控制离子的碎裂(源中的CID),从而确定化合物的结构。
大气压力化学电离:大气压力化学电离也是一种软电离技术。
质子转移发生在高压放电中,产生[M+H]+或[M-H]-离子;化合物应具有挥发性和热稳定性,离子应在气体条件下形成;样品流速:0.2-2ml/min;它只产生单电荷峰,适用于质量数小于2000 da的弱极性小分子化合物的测定;适用于高流动梯度洗脱/高低水溶液变化的流动相;离子破碎是通过调节离子源的电压来控制的。
lcms[整理]
液相色谱-质谱联用(lc/ms)的原理及应用液相色谱—质谱联用的原理及应用简介色谱质谱的在线联用将色谱的分离能力与质谱的定性功能结合起来,实现对复杂混合物更准确的定量和定性分析。
而且也简化了样品的前处理过程,使样品分析更简便。
色谱质谱联用包括气相色谱质谱联用(GC-MS)和液相色谱质谱联用(LC-MS),液质联用与气质联用互为补充,分析不同性质的化合物。
液质联用与气质联用的区别:气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器,适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物;用电子轰击方式(EI)得到的谱图,可与标准谱库对比。
液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问题:不挥发性化合物分析测定;极性化合物的分析测定;热不稳定化合物的分析测定;大分子量化合物(包括蛋白、多肽、多聚物等)的分析测定;没有商品化的谱库可对比查询,只能自己建库或自己解析谱图。
现代有机和生物质谱进展在20世纪80及90年代,质谱法经历了两次飞跃。
在此之前,质谱法通常只能测定分子量500Da以下的小分子化合物。
20世纪70年代,出现了场解吸(FD)离子化技术,能够测定分子量高达1500~2000Da 的非挥发性化合物,但重复性差。
20世纪80年代初发明了快原子质谱法(FAB-MS),能够分析分子量达数千的多肽。
随着生命科学的发展,欲分析的样品更加复杂,分子量范围也更大,因此,电喷雾离子化质谱法(ESI-MS)和基质辅助激光解吸离子化质谱法(MALDI-MS)应运而生。
目前的有机质谱和生物质谱仪,除了GC-MS的EI和CI源,离子化方式有大气压电离(API)(包括大气压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压光电离APPI)与基质辅助激光解吸电离。
前者常采用四极杆或离子阱质量分析器,统称API-MS。
后者常用飞行时间作为质量分析器,所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF-MS)。
API-MS的特点是可以和液相色谱、毛细管电泳等分离手段联用,扩展了应用范围,包括药物代谢、临床和法医学、环境分析、食品检验、组合化学、有机化学的应用等;MALDI-TOF-MS的特点是对盐和添加物的耐受能力高,且测样速度快,操作简单。
lc-ms的原理及应用
lc-ms的原理及应用1. lc-ms的原理lc-ms是指液相色谱-质谱联用技术,是一种将液相色谱与质谱相结合的分析方法。
它的工作原理是将样品溶液通过液相色谱柱进行分离,然后将分离后的化合物进一步送入质谱进行检测和分析。
液相色谱(LC)是一种基于溶液传递分离样品的方法,它通过固定相与流动相的相互作用,将混合样品分离成各个组分。
质谱(MS)则是一种通过将化合物转化为离子,并根据离子的质荷比对化合物进行检测和分析的技术。
2. lc-ms的应用lc-ms技术在生物医学、制药、环境、食品等领域具有广泛应用。
以下是一些常见的应用领域和具体应用:2.1 药物分析•新药研发:lc-ms可用于快速筛查候选药物,确定其分子结构和质量,并检测代谢产物。
•药物代谢动力学研究:lc-ms可定量分析药物在体内的代谢产物,了解药物的代谢途径和动力学过程。
•药物质量控制:lc-ms可用于药物质量控制,检测药物中的杂质和有害成分。
•药物相互作用研究:lc-ms可用于研究药物相互作用机制,评估药物的相互作用风险。
2.2 生物分析•蛋白质组学研究:lc-ms可用于蛋白质组学研究,识别和定量蛋白质。
•代谢组学研究:lc-ms可用于代谢物的鉴定和定量分析,了解代谢组学变化与疾病之间的关系。
•生物标志物研究:lc-ms可用于寻找和验证生物标志物,提供疾病诊断和治疗的指导。
•蛋白质翻译后修饰研究:lc-ms可用于研究蛋白质的翻译后修饰,如磷酸化、甲基化等。
2.3 环境分析•水质分析:lc-ms可用于检测水中的有机污染物,如农药、药物残留等。
•大气分析:lc-ms可用于大气污染物的检测,如挥发性有机化合物、多氯联苯等。
•土壤分析:lc-ms可用于检测土壤中的有机污染物,如重金属、多环芳烃等。
2.4 食品分析•农药残留检测:lc-ms可用于检测食品中的农药残留水平,保障食品安全。
•食品中毒研究:lc-ms可用于分析食品中的有毒物质,如霉菌毒素、致癌物质等。
LC-MS基本知识及应用
常见低质荷比碎片离子
3、重排断裂
麦氏重排(Mclafferty rearrangement) 麦氏重排条件: 含有C=O, C=N,C=S及碳碳双键
· · 与双键相连的链上有碳,并在 碳有H原子(氢) · 六圆环过度,H 转移到杂原子上,同时 键发生断裂,
生成一个中性分子和一个自由基阳离子
离 子
C•+ D
+
1、σ ―断裂
A
正 己 烷
B
15 H3C 29 CH2 71 43 CH2 57 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
A
57 CH2 43 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
+
71
B
CH2 29 CH2
CH3 15 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 CH3
FTMS <0.0005 % (<5ppm) 100,000 10,000 秒
四极杆飞行时间
准确率
0.001% (10ppm) 10,000 10,000 秒
分辨率 m/z范围 扫描速度
千分之 一秒
质谱
质谱2
质谱n
质谱2
杆)
高准 确率
多级质谱 的评价 高分 辨率 低能 量碰 撞
高准 确率
高分 辨率 低能 量碰 撞 不能广 泛应用
离子源
1.电感耦合等离子体离子化(icp) 由于该条件下化合物分子结构已经被破坏,所以仅适用于元素分析。 2.电子轰击电离(ei) 能提供有机化合物最丰富的结构信息,有较好的重现性,其裂解规律的研究也最为完善。 缺点在于不适用于难挥发和热稳定性差的样品。 3.化学电离(ci) 适合于色谱和质谱联用,低气压化学电离源可以在较低的温度下分析难挥发的样品,并能 使用难挥发的反应试剂,但是只能用于傅里叶变换质谱仪。 4.大气压电离源(api) 液质联用仪最常用的离子化方式。 常见的大气压电离源有三种:大气压电喷雾(ESI),大气压化学电离(APCI)和大气 压光致电离(APPI)。 由于大气压电离源是独立于高真空状态的质量分析器之外的,故不同大气压电离源之间 的切换非常方便。 5.基质辅助激光解吸离子化(maldi) 主要用于可达100000da质量的大分子分析,仅限于作为飞行时间分析器和FT-MS的离子源使用。特别适合 蛋白质,多肽等大分子,可以直接从组织样品采集数据。
LC-MS基本知识
离子化方法选择:根据样品性质确定离子化方式适合ESI(IS)的样品类型:–高极性化合物、蛋白质、肽类、低聚核苷酸等生物分子;–胺类、季铵盐等;–含杂原子化合物如氨基甲酸酯等适合APCI的样品类型:–弱极性/中等极性的小分子,如脂肪酸,邻苯二甲酸等–含杂原子化合物如氨基甲酸酯、脲等ESI不适合的化合物:极端非极性化合物如苯等;APCI不适合的化合物:非挥发性样品;热稳定性差的样品离子化方法选择● 碱性化合物宜用正离子方式● 酸性化合物宜用负离子方式● 如未知,可能正负都要做● 有些化合物正、负模式都出峰,选择灵敏度高的方式,不明确的优先试用正离子方式根据化合物类型选择流动相组成,甲醇-水,乙腈-水或甲醇-乙腈-水一般正离子方式用甲醇,负离子方式用乙腈好些● 流动相中加入甲酸、乙酸铵等可提高正离子化效率● 是否加酸不是绝对的,具体应根据LC的分离情况、样品在酸性条件下的稳定性等决定当本底增大,LC压力增高,应更换水相。
溶解样品的溶剂:用流动相或甲醇、乙腈溶比用含水多的溶剂LC峰系形好。
如果常用的流动相不能很好溶解样品,可用少量特殊溶剂先将样品溶解后再用流动相稀释。
APPI,适合非极性化合物,同GC/MS有重复,但一般小型台式GC/MS,分子量范围小,APPI比GC/MS可测更高的分子量。
特征离子的质量色谱在复杂混合物分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的谱图,当样品浓度很低时LCMS的TIC上往往看不到峰,此时,根据上一步得到的分子量信息,输入M+1或M+23等数值,观察提取离子的质量色谱图,检验直接进样得到的信息是否在LC-MS上都能反映出来,确定LC条件是否合适,以后进行MRM 等其他扫描方式的测定时参考。
质谱分离过程:进样,离子化,离子分离,离子检测,质谱图高效液相色谱(HPLC)是分离化合物范围最广,准确度高,对化合物破坏性小的快速分离方法,特别适用于有机生物分子的分离。
•质谱仪(MS)是灵敏度很高,对未知化合物的结构分析定性准确,对被测定化合物和相应标准样品的了解要求较低的定性手段。
LC-MS原理 质谱法原理及应用
LC-MS原理质谱法原理及应用质谱法的原理及应用质谱法的原理及应用摘要:用电场和磁场将运动的离子(带电荷的原子、分子或分子碎片)按它们的质荷比分离后进行检测的方法。
测出了离子的准确质量,就可以确定离子的化合物组成。
这是由于核素的准确质量是一多位小数,决不会有两个核素的质量是一样的,而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。
关键词:质谱法离子运动离子源质量分析器正文:1898年W.维恩用电场和磁场使正离子束发生偏转时发现,电荷相同时,质量小的离子偏转得多,质量大的离子偏转得少。
1913年J.J.汤姆孙和F.W.阿斯顿用磁偏转仪证实氖有两种同位素[kg1]Ne和[kg1]Ne 阿斯顿于1919年制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计,用来测定同位素的相对丰度,鉴定了许多同位素。
但到1940年以前质谱计还只用于气体分析和测定化学元素的稳定同位素。
后来质谱法用来对石油馏分中的复杂烃类混合物进行分析,并证实了复杂分子能产生确定的能够重复的质谱之后,才将质谱法用于测定有机化合物的结构,开拓了有机质谱的新领域。
质谱法的原理是待测化合物分子吸收能量(在离子源的电离室中)后产生电离,生成分子离子,分子离子由于具有较高的能量,会进一步按化合物自身特有的碎裂规律分裂,生成一系列确定组成的碎片离子,将所有不同质量的离子和各离子的多少按质荷比记录下来,就得到一张质谱图。
由于在相同实验条件下每种化合物都有其确定的质谱图,因此将所得谱图与已知谱图对照,就可确定待测化合物。
利用运动离子在电场和磁场中偏转原理设计的仪器称为质谱计或质谱仪。
前者指用电子学方法检测离子,而后者指离子被聚焦在照相底板上进行检测。
质谱法的仪器种类较多,根据使用范围,可分为无机质谱仪和有机质谱计。
常用的有机质谱计有单聚焦质谱计、双聚焦质谱计和四极矩质谱计。
目前后两种用得较多,而且多与气相色谱仪和电子计算机联用。
主要由以下部分组成:1,高真空系统质谱计必须在高真空下才能工作。
lc-ms的应用案例
lc-ms的应用案例LC-MS(液相色谱-质谱联用)是一种常用的分析技术,在许多领域都有广泛的应用。
下面列举了十个液相色谱-质谱联用的应用案例。
1. 药物代谢研究:LC-MS可用于药物代谢研究,通过分析药物在体内的代谢产物,可以了解药物的代谢途径和代谢动力学,为药物研发提供重要参考。
2. 食品安全检测:LC-MS可以用于检测食品中的农药残留、兽药残留、食品添加剂等有害物质。
通过分析样品中的目标物质和其代谢产物,可以评估食品的安全性。
3. 环境分析:LC-MS可用于环境样品中有机污染物的分析,如水体中的有机污染物、大气中的挥发性有机物等。
通过确定目标物质的种类和含量,可以评估环境的污染程度。
4. 蛋白质组学研究:LC-MS在蛋白质组学研究中起到重要作用。
通过分析样品中的蛋白质组成和修饰信息,可以了解蛋白质在生物学过程中的功能和调控机制。
5. 代谢组学研究:LC-MS可用于代谢组学研究,通过分析生物体内的代谢产物,可以了解代谢物的种类和变化规律,为疾病诊断和治疗提供依据。
6. 药物残留检测:LC-MS在药物残留检测中有广泛应用。
通过分析样品中的目标物质和其代谢产物,可以准确测定药物的残留水平,保障药品的安全使用。
7. 生物样品分析:LC-MS可用于生物样品中目标化合物的定量分析,如血液、尿液、组织等。
通过分析样品中的目标物质和其代谢产物,可以了解生物样品的化学组成和代谢过程。
8. 天然产物分析:LC-MS在天然产物研究中有重要应用。
通过分析植物、动物等样品中的天然产物,可以鉴定和定量目标化合物,为天然产物的开发和利用提供科学依据。
9. 肽段分析:LC-MS可以用于肽段的分析和鉴定。
通过分析样品中的肽段组成和序列,可以了解肽段的结构和功能,为肽药物的研发和应用提供基础数据。
10. 新药研发:LC-MS在新药研发中有重要应用。
通过分析药物的质谱信息和代谢产物,可以了解药物的药代动力学、药效学和毒理学特性,为新药研发提供支持。
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离子源
1由.电于感该耦条合件等下离化子合体物离分子子化结(构ic已p)经被破坏,所以仅适用于元素分析。 2.电子轰击电离(ei)
能提供有机化合物最丰富的结构信息,有较好的重现性,其裂解规律的研究也最为完善。 缺点在于不适用于难挥发和热稳定性差的样品。 3.化学电离(ci) 适合于色谱和质谱联用,低气压化学电离源可以在较低的温度下分析难挥发的样品,并能 使用难挥发的反应试剂,但是只能用于傅里叶变换质谱仪。 4液.大质气联压用电仪离最源常(用ap的i)离子化方式。 常压见光的致大电气离压(电AP离PI源)有。三种:大气压电喷雾(ESI),大气压化学电离(APCI)和大气 由于大气压电离源是独立于高真空状态的质量分析器之外的,故不同大气压电离源之间 的切换非常方便。 5.基质辅助激光解吸离子化(maldi) 主蛋要白用质于,可多达肽1等00大00分0子da,质可量以的直大接分从子组分织析样,品仅采限集于数作据为。飞行时间分析器和FT-MS的离子源使用。特别适合
一 分子离子峰
分子离子就是有机分子受到电子轰击后失去一个电子而形成的带正电 荷的离子,以M+.表示, 纯样品的质谱中分子离子峰应具备下列条件: (1)在质谱图中必须是最高质量的离子; (2)必须是一个奇电子离子; (3)在高质量区,它能合理地丢失中性碎片(小分子或自由基)而产 生重要的碎片离子。 除了同位素离子峰和准分子离子,如质子化的分子离子(M+1)+、钠 化的分子离子(M+23)+和缔结的分子离子(M+R)+,分子离子必然出 现在质谱图中的最高质量处。
R4 CH H Z
CH
C
R3 CH
R1
R2
R4 CH
CH R3
ZH
C
HC
R1
R2
011杂质-LCMS谱图
杂质的可能结构式
O N
N
N
N
N N
C H N7O2 Mol.20Wt1.:9 389.41
N
H O
N
N N
H2N
O
C H N4O Mol.1W3 t.1:0238.24
N NN
NO NN
N O
进行母离子扫描或中性丢失。
MS/MS
串联四极杆质谱 比单四极杆质谱的抗基质干扰能力和定性能力更好,与离子阱质谱相比定量重现性和检测灵敏度更好 质量范围及分辨率有限
四极离子阱 技术上而言,在传统QqQ的四极杆中加入了辅助射频,可以做选择性激发;或者就功能而言,为QqQ 提供了多级串级的功能 四QM极S杆作-为飞质行量时过间滤质器谱,以TOFMS作为质量分析器。 离以子3D阱离-子飞阱行作时为间质质量谱选择器和反应器,结合了离子阱的多级质谱能力和飞行时间质谱的高分辨能力 线性离子阱-飞行时间质谱 以线性离子阱为质量选择器和反应器,结合了线性离子阱的高灵敏度多级串级能力和飞行时间质谱的 高分辨能力
CH 3 CH 3
43 H 3C 29 H 3C 1 5 CH 3
CH 2 CH 2
CH 2 CH 2 CH 3
CH 2
CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
第一步:电荷或自由基的定位
ABCD + e - ? ABCD+ + 2e - 分子离子 首先被轰击掉一个电子发生电离的是分子中处于杂原 子最高能级的n电子,其电子在各轨道易被电离的顺 序为:
三、碎片离子峰
当有机化合物蒸气分子进入离子源受到电子轰击时,裂解生
成质荷比较小的碎片离子。
正
15
29
43 57
71
己
H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
烷
71 57 43 29
15
71 H 3C 57 H 3C
CH 2 CH 2
CH 2 CH 2
CH 2 CH 2
CH 2 CH 2
极高的准确率和分 辨率
低能量碰撞 高灵敏度
QqQ
第一个四极杆(Q1)根据设定的质荷比范围扫描和选 择所需的离子。 第二个四极杆(q2) ,也称碰撞池,用于聚集和传 送离子。在所选择离子的飞行途中,引入碰撞气体, 例如氮气等。 第三个四极杆(Q3)用于分析在碰撞池中产生的碎片 离子。 Q碎质1片谱选离/择质子了谱,某碎然一片后特谱在定图Q质。3量中的分母析离。子此,过Q程2产碰生撞典池型产的生
串联四极杆线性离子肼质谱仪
LTThQer-mFTo液F质in联nig用a串n生联产质L谱TQ仪-FT液质联用串联质谱仪,实现了最先进的离子阱技术与傅里叶变换离子回 旋分加辨速率器、共精振确技质术量的数完和美多结级合质,谱大分大析提等高特了点分。析的多样性。利用该联用技术得到的分析数据具有超高
质量分析器的性能特点
THANK YOU!
电喷雾 VS大气压化学电离
? 电离机理: 电喷雾采用离子蒸发,而 APCI 电离是高压放电发生了质子转移而生成 [M+H]+ 或[M-H]- 离子。
?
样品流速: APCI 0.2-1 ml /min.
源可从
0.2到2
ml /min ;而电喷雾源允许流量相对较小
,一般为
? 断裂程度: APCI 源的探头处于高温,热不稳定的化合物会分解 .
分子离子中的电荷总是优先定位在分子杂原子(如氧、氮)或双 键等官能团上,如:
第二步:化学键的断裂
三种方式:σ―断裂、α―断裂和重排
断裂
? BCD? + A +
? B? &+ AB +
? A?+ B +
碎
ABCD +
片
? D? + C + 离
? AB ? + CD +
? C ?+ D +
子
1、σ ―断裂
AB
A+B
正 己 烷
15
29
43 57
71
H3C C H2 CH2 CH2 C H2 C H3
71 57 43 29
15
71 H 3C 57 H 3C
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH3 CH3
43 H 3C 29 H 3C
CH2 CH2
CH2
CH2 CH2 CH3
NH2
Mol. Wt.: 131.26
30
Mol. Wt.: 71.14
+
NH2
Mol. Wt.: 30.05
71 131
30 60 100 130
m/z
最大烷基丢失规律
分子离子或其他离子以同一种裂解方式进行时,总是失 去较大基团的裂解过程占优势,形成的产物离子丰度较 大。
2-已酮在进行a-裂解时,丢失丁基自由基产生100%的CH3CO+,而丢失 甲基产生C4H9CO+的丰度只有2%。
10,000
4000 4000 >300,000 10,000 10,000
10,000
秒秒
质谱2 (三杆极)
质n谱
千分之 一秒
质谱
秒 质谱2
秒
秒
质谱n 质谱2
多级质谱 的评价
高准 确率
高分 辨率
低能 量撞碰
高准 确率
高分 辨率
低能 量撞碰
不能广 泛应用
有限的 分辨率
高能量 碰撞
子离子 具有极 高的准 确率和 分辨率
具体应用
?正离子模式:适合于碱性样品,可用乙酸或甲酸对样品加以酸 化。样品中含有仲氨或叔氨时可优先考虑使用正离子模式。 负离子模式:适合于酸性样品,可用氨水或三乙胺对样品进行 碱化。样品中含有较多的强伏电性基团,如含氯、含溴和多个 羟基时可尝试使用负离子模式。
离子峰的主要类型
一、分子离子峰 二、同位素离子峰 三、碎片离子峰
CH2 CH2 CH2 CH3
15 CH3
CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
2、α ―断裂
BAZ
R CH 2 OH R CH 2 OR '
R
CH
2
NR
' 2
R CH 2 SR '
AZ + B
CH 2 OH + R CH 2 OR ' + R CH 2 NR '2+ R CH 2 SR ' + R
H2N
Mol. Wt.: 404.43
NO
N
N
N N
Mol. Wt.: 263.25
CN N
N N
Mol. Wt.: 220.23
The MS data (only one peak, no other new peak!) and the HPLC data showed, the impurity 5 exist in the final product.
四杆极 离阱子 飞行间时 磁扇形 FTMS
四极杆飞行时间
准确率
分辨率 m/z范围 扫描速度
多级质谱
0%.01
(100p pm)
0%.01
(100 ppm)
0.02到 0.2% (200ppm)
<0.0%005 (<5ppm)
<0.0%005 (<5ppm)
0.001% (10ppm)
4000 4000 8000 30,000 100,000
C8H18O化合物
C8H18O的分子量:130 分子离子峰
氮规则
当化合物不含氮或含偶数个氮原子时,该化 合物分子量为偶数;当化合物含奇数个氮原 子时,该化合物分子量为奇数。