质谱理论
类质谱仪结构与原理简介
LTQ Obitrap Elite ETD硬件构造图
Ion Trap 碰撞气是He2
Liner Ion Trap for LTQ XL
LTQ Obitrap Elite ETD硬件构造图
C Trap
C-Trap for LTQ OB XL
HCD
C-Trap
C-Trap for LTQ OB XL
主要内容
一.质谱理论简介
1. 2.
1. 2. 3.
常规生物质谱理论简介 Orbi类质谱和硬件简介
日周月的维护 常规维护操作 调谐校正
二.日常优化维护内容
三.问题
常见问题排查和服务流程
★ 常见问题
通讯问题 校正不通过 信号下降
通讯问题
★ 仪器通讯链接图
HPLC
Data system
路由 器
正离子校正液的特征峰
信号不稳时,需要 通过调节修改离子 源参数使其稳定: ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ Spray Voltage Sheath Gas Aux Gas Syringe Pump Flow Rate 离子源的上下位置 离子源的左右位置(是否 居中) ⑦ 其他因素:喷雾针是否堵 塞;离子传输管脏了
常规维护操作
★ 开关机 ★ 机械泵震气 ★ 更换清洗Capillary(Ion Transfer Tube)(不用停机) ★ 清洗Tube Lens/skimmer(要停机)
关机流程
★ 关机顺序:
停HPLC(Nano的可以不停液相泵) 在软件Tune中将仪器设置为Standby,并关闭软件 关掉电子开关(Electronic Switch) 关掉电源开关,机械泵会停转 至少过15min后,关掉N2的减压阀(否则会漏掉N2),关机完成
质谱的原理和图谱的分析
(4)快原子轰击(fast atom bombardment, FAB) 用高能量的快速Ar原子束轰击样品分子(用液体基质负载样品并涂敷在靶上,常用基质有甘油、间硝基苄醇、二乙醇胺等),使之离子化。 FAB灵敏度高,适用于对热不稳定、极性强的分子,如肽、蛋白质、金属有机物等。 样品分子常以质子化的[M+H]+离子出现 基质分子会产生干扰峰。
◎分子中含1Cl 和1Br (a1+b1) (a2+b2), M : M+2 : M+4≈3 : 4 : 1 (3a+b)(a+b)=3a2+4ab+b2
查Beynon表法
C H N O m/z M+1 M+2
从离子源出口到达检测器之前裂解并被记录的离子称亚稳离子,其动能小于离子源生成的离子,以低强度于表观质量m*(跨2~3质量单位)处记录下来,其m/z一般不为整数。 m*=m22/m1
01
在质谱中,m*可提供前体离子和子离子之间的关系。
02
离子在离子源的运动时间约106s数量级, 寿命小于 106s的离子在离子源内进一步裂解。离子从离子源到达检测器的时间约为105s数量级,离子寿命大于105s,足以到达检测器。寿命在106s到 105s的离子可产生亚稳离子。
(2)同位素离子
含有同位素的离子称为同位素离子。 与同位素离子相对应的峰称为同位素离子峰。
分子离子在电离室中进一步发生键断裂生成的离子。
经重排裂解产生的离子称为重排离子。 其结构并非原来分子的结构单元。
02
(5)母离子与子离子
任何一个离子(分子离子或碎片离子)进一步裂解生成质荷比较小的离子。 前者称为母离子,后者称为子离子。
质谱
可得到[M+17]+和[M+29]+的正离子,而碎片离子峰的种类较少,
所以质谱图大为简化,容易解析。
3.快速原子轰击源(FAB)
快速原子轰击源是最早用来研究生物分子的一种方 法。一束高能粒子,如氩、氙原子,射向存在于液态基质 中的样品分子而得到样品离子,这样可以得到提供相对分 子质量信息的准分子离子峰和提供化合物结构信息的碎片 峰。FAB只能产生单电荷离子,因此不适用于分析相对分子
质谱的主要用途:
(1)测分子量 (2)化合物的实验式和混合物的含量 (3)配合其它手段测结构 (4)同位素分范围广。质谱仪种类很多,按用途分为同位素 质谱仪,无机质谱仪和有机质谱仪三种。样品可以 是无机物,也可以是有机化合物。被分析的样品既 可以是气体和液体,也可以是固体。
1.单聚焦质量分析器
它由加速电场、磁铁、质量分离器管、出射狭缝 及真空系统组成。在单聚焦分析器中,离子源产生的离 子在进入加速电场前,其初始能量并不为零,而且由于 最初样品分子动能的自然分布以及离子源内电场不均匀
等原因,造成其初始能量各不相同,即使是m/z相同的
离子,其初始能量也有差别,导致m/z相同的离子,最 后不能全部聚焦在一起,所以单聚焦质量分析器的分辨 率不高。
质量超过分析器质量范围的分子。
4.电喷雾电离源(ESI)
电喷雾电离源利用位于一根毛细管和质谱仪进口间
的电势差来生成离子,在电场作用下产生以喷雾形式存在
的带电液滴。当使用干燥加热时,溶剂蒸发,液体体积缩 小,最终生成去溶剂化离子。
(三)质量分析器
质量分析器也称为滤质器。其作用是将离子源产生
的离子按照质荷比的大小分开,并使符合条件的离子飞过 此分析器,而不符合条件的离子即被过滤掉。 质量分析器的种类很多,常用的有单聚焦质量分析器、 双聚焦质量分析器等。
质谱的原理和图谱的分析
脉冲式激光
物。可得到分子离子峰,无
明显碎片峰。此电离方式特 别适合于飞行时间质谱计。
5、质谱图的组成
质谱图由横坐标、纵坐标和棒线组成。
横坐标标明离子质荷比(m/z)的数值,纵坐标标明各峰
的相对强度,棒线代表质荷比的离子。图谱中最强的一
个峰称为基峰,将它的强度定为100。
RI(M+1) / RI(M) ×100 = 1.1x + 0.37z ( 2H 0.016,
17O
0.04忽略 )
RI(M+2) / RI(M) ×100 = (1.1x)2 / 200 + 0.2w
■
含硫的样品
32S
: 33S : 34S = 100 : 0.8 :4.4
RI(M+1) / RI(M) ×100 = 1.1x + 0.37z+ 0.8S
• 过剩的能量使分子离子进一步裂解
• 有些化合物的分子离子不出现或很弱
(2) 化学电离(chemical ionization, CI)
高能电子束与小分子反应气(如甲烷、丙烷等)作 用,使其电离生成初级离子,初级离子再与样品分 子反应得到准分子离子。 以CH4为例: CH4 + e → CH4+. + 2e CH4+. + CH4 → CH5+ + CH3+ + CH5 . + CH3. R+. + R → RH+ + (R-H) . + RH . + (R-H)+
当化合物含奇数个氮时,该化合物分子量为奇数。
(2)分子离子峰的相对强度(RI)
#质谱基础理论和仪器结构介绍-Q-Exactive
理论基础理论第一章基础基本名词Q-Exactive质谱仪的结构及介绍Q-Exactive质谱仪的扫描模式基本名词质荷比(m/z):以原子质量单位表示的离子质量与其电荷数的比值。
基峰(base peak):在质谱图中,指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰。
原子质量单位(u):用来衡量原子或分子质量的单位,它被定义为碳12原子质量的1/12。
同位素(Isotopes):具有相同质子数,不同中子数的同一元素的不同核素。
总离子流谱图(TIC,Total Ion Chromatogram):对一定质荷比范围内的离子流总和进行连续检测与记录的色谱图。
提取离子流谱图(EIC,Extracted Ion Chromatogram):对某一质荷比的离子流进行连续检测与记录的色谱图。
分辨率:质谱图上两个相邻离子峰分离的程度(如下图)Q-Exactive质谱仪的结构及介绍基本结构结构基本组成部分包括:(1) 离子源(Ion Source)(2) 离子透镜系统(Ion Optics):离子传输毛细管(Capillary),S-Lens,注入四极杆,弯曲四极杆,透镜(S-Lens出口透镜、Inter-flatapole透镜、TK透镜,Splite Lens,传输八极杆(3) 质量分析器:四极杆(Quadrupole),Orbitrap(静电场轨道离子阱)(4) HCD碰撞池(5) 检测器(Detector):Orbitrap以下分别介绍各部分的作用及特点离子源作用:(1)将中性的待测物电离为带电荷的离子;(2)真空过渡;(3)去除多余的溶剂;(4)去除干扰。
与LC相连接的电离源主要为大气压电离源(API,Atmospheric Pressure Ionization),包括:电喷雾电离源、大气压化学电离源、大气压光学电离源电喷雾电离源(ESI,Electrospray Ionization)主要特点:离子在液相状态形成对热不稳定化合物首选对中高极性化合物首选 可形成多电荷离子可形成多电荷离子,,分析蛋白质分析蛋白质、、多肽等大分子物质 最佳使用流速: 200 - 400ul/min 一般来说,流速流速越高越高越高,,需要需要越越高的毛细管温度和气体流速高的毛细管温度和气体流速。
有机质谱解析
有机质谱解析第一章导论第一节引言质谱,即质量的谱图,物质的分子在高真空下,经物理作用或化学反应等途径形成带电粒子,某些带电粒了可进一步断裂。
如用电子轰击有机化合物(M),使其产生离子的过程如下:每一离子的质量及所带电荷的比称为质荷比(m/z ,曾用m/e)。
不同质荷比的离子经质量分离器一一分离后,由检测器测定每一离子的质荷比及相对强度,由此得出的谱图称为质谱质谱分析中常用术语和缩写式如下:游离基阳离子,奇电子离子(例如CH4)(全箭头) 电子对转移(鱼钩)单个电子转移α断裂;及奇电子原子邻接原子的键断裂(不是它们间的键断裂)“A”元素只有一种同位素的元素(氢也归入“A”元素)。
“A+1”元素某种元素,它只含有比最高丰度同位素高1amu 的同位素。
“A+2”元素某种元素,它含有比最高丰度同位素高2 amu的同位素。
A峰元素组成只含有最高丰度同位素的质谱峰。
A+1峰比A峰高一个质量单位的峰。
分子离子(M)失去一个电荷形成的离子,其质荷比相当于该分子的分子量。
碎片离子:分子或分子离子裂解产生的离子。
包括正离子(A+)及游离基离子(A+.)。
同位素离子:元素组成中含有非最高天然丰度同位素的离子。
亚稳离子(m*)离子在质谱仪的无场漂移区中分解而形成的较低质量的离子。
质谱图上反应各离子的质荷比及丰度的峰被称为某离子峰。
基峰:谱图中丰度最高离子的峰绝对丰度:每一离子的丰度占所有离子丰度总和的百分比,记作%∑。
相对丰度:每一离子及丰度最高离子的丰度百分比。
第二章谱图中的离子第一节分子离子分子离子(M+)是质谱图中最有价值的信息,它不但是测定化合物分子量的依据,而且可以推测化合物的分子式,用高分辨质谱可以直接测定化合物的分子式。
一、分子离子的形成分子失去一个电子后形成分子离子。
一般来讲,从分子中失去的电子应该是分子中束缚最弱的电子,如双键或叁键的π电子,杂原子上的非键电子。
失去电子的难易顺序为:杂原子> C = C > C —C > C —H易难分子离子的丰度主要取决于其稳定性和分子电离所需要的能量。
质谱基本原理
质谱基本原理质谱(Mass Spectrometry,MS)是一种用于分析化合物分子结构和确定化合物分子量的重要分析技术。
它通过将化合物分子转化为离子,然后根据离子的质量和电荷比进行分析,从而得到化合物的质谱图谱。
质谱技术在化学、生物、药学等领域具有广泛的应用,是一种非常重要的分析手段。
质谱的基本原理可以简单地概括为离子化、分离、检测和数据处理四个步骤。
首先,样品中的化合物分子被转化为离子,这一过程通常通过电离源完成。
常用的电离源包括电子轰击电离源、化学电离源和电喷雾电离源等。
不同的电离源适用于不同类型的化合物,选择合适的电离源对于获得准确的质谱数据至关重要。
接下来,离子经过质谱仪中的分析部分,根据其质荷比(m/z)进行分离。
质谱仪通常包括离子源、质量分析器和检测器。
质量分析器的种类有多种,包括飞行时间质谱仪、四级杆质谱仪和离子阱质谱仪等。
这些质谱仪能够根据离子的质荷比进行高效分离,从而得到高质量的质谱数据。
在检测部分,分离后的离子被检测器检测到,并转化为电信号。
这些信号随后被转化为质谱图谱,显示出离子的质荷比和相对丰度。
通过分析质谱图谱,可以得到化合物的分子量、结构信息以及相对丰度等重要数据。
最后,得到的质谱数据需要进行处理和解释。
数据处理包括质谱图谱的峰识别、质谱数据的校正和质谱图谱的解释等步骤。
这些步骤需要借助专业的质谱数据处理软件进行,以确保得到准确可靠的结果。
总的来说,质谱的基本原理是将化合物分子转化为离子,然后根据离子的质量和电荷比进行分析,最终得到化合物的质谱数据。
质谱技术在化学、生物、药学等领域具有广泛的应用,对于研究化合物的结构和性质具有重要意义。
随着质谱技术的不断发展,相信它将在更多领域展现出强大的应用潜力。
有机质谱原理及应用
三、仪器技术指标
质量范围(Mass Range) 质谱仪所能检测的最小到最大的质量范围。
不同仪器: 四极杆 1~600Da,1~4000Da, 磁质谱:1~10000Da 飞行时间质谱:无上限 离子阱质谱:1~2000Da,1~4000Da 不同要求:气体分析, 1~300Da 气相色谱质谱, 1~600Da,800Da 有机质谱, 1~2000Da 生物分子, 1~10000Da或更大
Electrospray Ionization for Mass Spectrometry of Large Biomolecules," J. B. Fenn, M. Mann, C. K. Meng, S. F. Wong and C. M. Whitehouse, Science 246, 64 (1989)
Koichi Tanaka (田中耕一) Shimadzu Corporation,Japan 贡献:激光辅助解吸电离质谱(MALDI)电离方法 生物大分子分析
Rapid Communications in Mass Spectrometry 2, 151 - 153 (1988), Koichi Tanaka, Hiroaki Waki, Yutaka Ido, Satoshi Akita, Yoshikazu
有机质谱原理及应用
浙江大学理学院
无机与材料化学研究所
刘子阳
教授,博士生导师
课 程 安 排
第一部分:理论基础 第一章:导论 第二章:有机质谱仪 第三章:质谱/质谱 第四章:质谱法测定分子结构(一),小分子 第五章:质谱法测定分子结构(二),大分子 第六章:LC/MS,LC/MS/MS应用举例 第二部分: LCQ离子阱质谱仪原理及应用 第一章:Thermo Finnigan LCQ离子阱质谱仪介绍 第二章:Xcalibur软件应用技巧 第三章:Mass Frontier 软件辅助解析 第三部分:上机实验 时间安排大致如下:第一部分,6-8次课。 第二部分,1-2次课。 第三部分,1次课或第一和第二部分课后进行或单独安排时间。
质谱的定义
质谱的定义:
质谱分析是一种测量离子质荷比(质量-电荷比)的分析方法,其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离,生成不同荷质比的带电荷的离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器。
在质量分析器中,再利用电场和磁场使发生相反的速度色散,将它们分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。
第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。
阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素,研究了53个非放射性元素,发现了天然存在的287种核素中的212种,第一次证明原子质量亏损。
他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。
、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、。
质 谱
称为质谱方程式, 式 (8-3) 称为质谱方程式 , 是设计质谱仪器的主 要依据。 要依据。
MS
由此式可见,离子在磁场内运动半径R与 m/z、 有关。因此只有在V m/z、H、V有关。因此只有在V及H一定的条件 下 , 某些具有一定质荷比的正离子才能以运动 的轨道到达检测器。 半径为 R 的轨道到达检测器。
MS
设离子作圆周运动的轨道半径( 设离子作圆周运动的轨道半径( 近似为磁场曲 率半径) 则运动离心力必然和磁场力相等, 率半径)为 R ,则运动离心力必然和磁场力相等, 故
mv Hzv = R ( 8 - 2)
为磁场强度。 式中 H 为磁场强度。
2
MS
合并式( 合并式(8-1)及(8-2),可得
MS
5. 离子回旋共振傅里叶质谱仪
由于傅里叶技术的发展, 由于傅里叶技术的发展 , 新型的 ICR-FTMS出现 与此同期发展的FT 出现, FTICR-FTMS出现,与此同期发展的FT-IR 和超导FT NMR, FT和超导 FT-NMR , 开辟了现代有机结构 傅里叶谱学分析的新时代。 ICR傅里叶谱学分析的新时代 。 ICR-FTMS 是一种具有超高分辨率和能测定大分 子量的质谱仪器。 子量的质谱仪器。
MS
四极质谱仪的突出优点是仪器结构简 体积小,价格较便宜, 单 , 体积小 , 价格较便宜 , 操作与维护容 因无磁铁作分析器,所以无磁滞效应, 易 , 因无磁铁作分析器 , 所以无磁滞效应 , 扫描响应速度快, 扫描响应速度快 , 特别适合于与气相色谱 GC的联用分析 的联用分析, GC 的联用分析 , 适合工厂质量控制等分 析应用。 析应用。 缺点是分辨率比较低, 缺点是分辨率比较低 , 所检测的质量一 般只在1000以内。 1000以内 般只在1000以内。
化学反应的质谱质谱分析
化学反应的质谱质谱分析质谱质谱分析是一种常用的技术手段,用于研究和分析化学反应中生成的各种离子。
通过质谱质谱分析,可以确定化学反应中产生的离子种类,了解其结构和性质,进而深入研究反应机理和反应动力学。
本文将介绍质谱质谱分析的原理、方法以及在化学反应研究中的应用。
一、质谱质谱分析原理质谱质谱分析是在质谱仪的基础上进行的一种高级质谱技术。
其原理基于两次质谱过程,即第一次质谱分析得到质谱图,然后将某一特定峰进行选择性解离,再进行第二次质谱分析。
这样可以得到一种特定化合物的质谱质谱图,从而确定其结构和性质。
二、质谱质谱分析方法质谱质谱分析方法主要包括以下几个步骤:1. 选择实验条件:包括选择适当的离子化方法(电子轰击、化学离子化等)、离子化源和解离方法。
2. 进行第一次质谱分析:将反应物或产物进行离子化,得到质谱图。
这一步骤可以通过质谱仪实现。
3. 选择目标离子并解离:根据第一次质谱图,选择想要研究的离子峰并进行选择性解离,得到目标离子的质谱质谱图。
解离方法可以通过碰撞诱导解离等实现。
4. 进行第二次质谱分析:将解离后的离子再次进行质谱分析,得到质谱质谱图。
5. 分析和解释数据:根据质谱质谱图,结合相关的理论和数据库信息,对得到的数据进行分析和解释。
可以通过对峰的质荷比、相对丰度等进行比对和鉴定。
三、质谱质谱分析在化学反应中的应用质谱质谱分析在化学反应研究中具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例:1. 反应机理研究:通过对反应物和产物进行质谱质谱分析,可以得到反应中的离子变化情况,进而推测反应的机理和路径。
2. 反应动力学研究:利用质谱质谱分析技术,可以实时监测反应中产生的离子峰强度随时间的变化,从而得到反应速率和反应级数等动力学参数。
3. 反应产物鉴定:通过对反应产物进行质谱质谱分析,可以确定产物的结构和性质,从而验证化学反应的成果。
4. 反应优化:通过对不同反应条件和催化剂进行质谱质谱分析,可以评估其对反应过程的影响,从而优化反应条件,提高反应产率和选择性。
MS
● 贝农表(Beynon表) Beynon将质量在500以下的含碳、氢、 氧、氮原子的各种组合,按质量和同位素丰 度编制成表。
在Beynon表中,(M+1)和(M+2)栏 是表示(M+1)/M和(M+2)/M的百分比。 在一般参考书中,都附有Beynon表。
※ 含Br,Cl,S等元素的化合物,使用 Beynon表注意事项: ① 应从高分辨质谱仪测得的精确分子
● 表图:可表示各峰之间的精确强度 —— 适用于定量分析。 ● 元素图表 —— 仅用于高分辨质谱图。
棒 图(bar graph)
1. 常规质谱图简化的方法:
◆ 选择基峰(base peak) —— 最强峰,规定其丰度为100。 ◆ 求相对丰度(relative abundance) —— 其它离子峰与基峰比较; 求基峰外各峰的相对丰度(I)%。
+ .
2.分子离子峰的确认
理论上,一般m/z最大即为分子离子峰, 但实际不尽然。
原因如下: ① M+n(n=1,2,3….)同位素峰 ② 杂质峰(样品不纯或仪器污染) ③ 分子离子峰很弱或不出现,常误认碎 片离子峰为分子离子峰。
分子离子峰特征判断原则
● 分子的质量数服从氮律(N律)
① 由C,H,O组成化合物,其分子离子峰的质量 数是偶数;
◆ 电子流轰击(electronimpact source,EI)
轰击的电子的能量 > 分子的电离能 (ΔE≈70ev) (12ev ~20ev) 分子 M + e(高速)→ M++ 2e(低速) -e M ——— M+ + e 适合于易挥发、热稳定的有机化合物
◆ 化学电离法(chemical ionization, CI) 反应气体(CH4,NH3,H2,N2) 50ev电子流轰击 样品(M)
质谱标准工作曲线和内标法 理论说明
质谱标准工作曲线和内标法理论说明1. 引言1.1 概述在化学和生物分析领域中,质谱标准工作曲线和内标法是常用的方法,用于定量分析和质量控制。
质谱标准工作曲线是一种建立样品中目标分析物浓度与其质谱信号响应之间关系的方法。
而内标法则是通过引入稳定同位素的化合物来校正实验过程中的变异性,以提高分析结果的准确性和可靠性。
1.2 文章结构本文将详细阐述质谱标准工作曲线和内标法的原理、步骤、优缺点以及应用领域差异等内容。
首先,我们将对质谱标准工作曲线进行定义与原理的介绍,并探讨构建标准曲线的步骤和相应的曲线拟合与评估方法。
其次,我们会解释内标法的概念与作用,并分享选择和优化内标的方法。
进一步,我们将介绍如何进行内标校正计算并解读结果。
最后,我们将比较质谱标准工作曲线和内标法之间的优缺点,并说明它们在不同应用领域下的选用依据。
此外,我们还会通过实验操作流程示例案例的讲解,更加直观地说明这两种方法的应用。
1.3 目的本文的目的是帮助读者对质谱标准工作曲线和内标法有一个全面的理解。
我们将从理论层面出发,解释它们原理和操作步骤,并分析其优缺点以及适用领域。
通过深入了解这些方法,读者可以更好地应用于实际工作中,提高分析结果的准确性和可靠性。
2. 质谱标准工作曲线:2.1 定义与原理:质谱标准工作曲线是一种用于定量分析的方法,通过建立目标物质的浓度与其对应峰面积或峰高的关系曲线来推断样品中目标物质的浓度。
这个曲线通常是在质谱仪中进行绘制和评估的。
该方法基于以下原理:当已知一个物质(即内标)与需要定量分析的物质具有相似的化学特性和相近的化学反应,且能够在样品预处理过程中稳定存在时,我们可以利用内标来纠正可能由样品前处理过程引起的变异。
通过构建一系列内标浓度不同、但相对恒定的样品,并测量它们产生的响应信号,我们可以获得内标响应与内标浓度之间的关系。
2.2 构建标准曲线的步骤:构建质谱标准工作曲线一般包括以下步骤:a) 准备一系列不同含量(浓度)已知目标物质的溶液。
2-溴甲氧基苯质谱__理论说明
2-溴甲氧基苯质谱理论说明1. 引言1.1 概述本文旨在对2-溴甲氧基苯质谱进行理论说明。
质谱技术是一种广泛应用于化学、生物和医药领域的分析方法,通过对化合物的离子化和分离来获得其质量信息,从而帮助识别和确定未知物质的结构。
因此,对于2-溴甲氧基苯这一特定化合物,在本文中将详细介绍其概述、质谱原理以及实验技术和步骤。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行详细讨论。
首先,引言部分给出了整篇文章的背景和目标。
然后,在第二部分中,将介绍2-溴甲氧基苯的概述、质谱原理以及实验技术和步骤。
随后,正文部分一会着重探讨该化合物的要点一、要点二和要点三。
接下来,正文部分二会进一步探讨该化合物的另外三个要点。
最后,在结论部分中总结了本文的主要内容,并就研究结果进行了讨论,并提出进一步研究该化合物时可能采取的建议。
1.3 目的本文旨在系统介绍2-溴甲氧基苯质谱的理论知识,以便更好地理解该化合物的特性和分析方法。
通过对其质谱原理、实验技术和步骤进行详细描述,读者可以深入了解该化合物的结构以及质谱技术在其分析中的应用。
同时,通过对要点一、要点二和要点三等关键内容的讨论,读者还能够更全面地把握2-溴甲氧基苯在质谱领域中的重要性和研究进展。
最终,本文希望为后续研究提供有价值的参考,并为相关领域的学术发展做出贡献。
2. 2-溴甲氧基苯质谱理论说明:2.1 2-溴甲氧基苯概述:- 2-溴甲氧基苯,化学式为C8H9BrO,是一种有机化合物。
它具有一个溴原子和一个甲氧基基团连接在苯环上。
这种化合物常用于有机合成和医药领域。
2.2 质谱原理:- 质谱技术是一种通过分析样品中离子的质量和相对丰度来确定其组成和结构的方法。
质谱仪由离子源、质量分析器和检测器组成。
- 在质谱分析过程中,样品首先需要被转化为气态或离子态,通常通过电离来实现。
然后,产生的离子根据它们的质荷比(m/z)经过质量分析器进行筛选和分类。
最后,通过检测器记录并计算不同m/z值所对应的离子信号强度,生成质谱图谱。
用质谱如何确定化合物分子式
汇报人: 2023-12-13
目录
• 质谱基本原理 • 分子离子峰确定 • 碎片离子峰解析 • 同位素峰解析与元素组成推断 • 化合物分子式推断策略与技巧 • 实际案例分析与应用前景展望
01
质谱基本原理
质谱仪工作原理
离子源
通过电子轰击、化学电离或激 光解析等方法,使样品分子电
02
分子离子峰确定
分子离子峰识别
分子离子峰
在质谱图中,最大的峰通常被认 为是最稳定的分子离子峰,它代 表着分子的分子量。
碎片离子峰
除了分子离子峰外,质谱图中还 会出现其他较小的峰,这些峰被 称为碎片离子峰,它们代表着分 子被破碎后的片段。
分子离子峰计算方法
根据分子离子峰计算分子量
通过测量分子离子峰的质荷比(m/z),可以计算出分子的分子量。
推测分子结构
结合碎片离子峰和化合物 的其他信息,可以推测出 化合物的可能分子结构。
验证分子式
通过对比实验结果和理论 计算,可以验证化合物的 分子式是否正确。
04
同位素峰解析与元素组成推断
同位素峰识别与计算方法
同位素峰识别
通过比较实验测定的分子离子峰与理 论计算得到的同位素峰,确定同位素 峰的存在。
自由基碎片
自由基碎片是由于分子中某个键断裂而产生的, 可以通过其质量数和电荷数来确定其结构。
加合碎片
加合碎片是由两个或多个分子结合而形成的,可 以通过其质量数和电荷数来确定其结构。
重排碎片
重排碎片是由于分子重排而形成的,可以通过其 质量数和电荷数来确定其结构。
碎片离子峰与分子结构关系
确定官能团
通过分析碎片离子峰,可 以确定化合物中存在的官 能团类型。
如何利用质谱技术准确解析化学物质结构
如何利用质谱技术准确解析化学物质结构近年来,质谱技术在化学领域的应用越来越广泛。
质谱技术是一种通过测量化合物粒子的质量和相对丰度来确定其分子结构的方法。
在化学研究中,准确解析化学物质的结构对于了解其性质和应用具有重要意义。
本文将探讨如何利用质谱技术准确解析化学物质的结构。
一、理论基础质谱技术的原理是通过对化学物质中的分子或分子片段进行解离,然后测量解离产物的质量-电荷比(m/z),以确定化合物的结构和组成。
质谱仪中有多个部分,包括样品进样系统、质量分析器和检测器。
常用的质谱分析器包括飞行时间质谱仪(Time-of-Flight,TOF)和四极杆质谱仪(Quadrupole)等。
二、质谱技术的应用质谱技术在化学研究和应用中有着广泛的应用。
首先,质谱技术可以用于确定物质的分子量。
通过质谱仪测得的m/z值与已知物质的m/z比对,可以确定待测物质的分子量,从而进一步推断其化学结构。
其次,质谱技术可以用于化学分析。
通过测量化合物的质谱图谱,可以准确确定化合物的结构和组成,以及分析其含量和纯度。
再次,质谱技术在环境监测和食品检测中也具有重要作用。
通过质谱分析,可以快速检测出环境中的有害物质或食品中的有害残留物。
三、质谱技术的分析步骤在利用质谱技术准确解析化学物质的结构时,一般需要经历几个基本步骤。
首先,样品需要通过适当的前处理方法提取或纯化。
其次,样品进入质谱仪的进样系统进行离子化。
离子化的方法有很多种,常见的包括电离、化学离子化和电喷雾等。
然后,样品中的离子会经过质量分析器进行分析和筛选。
在质量分析器中,离子会根据其质量-电荷比被分离和检测。
最后,根据检测到的离子信号生成质谱图谱,并通过与数据库比对或专家经验判断来确定化合物的结构和组成。
四、质谱技术的发展趋势随着科学技术的不断发展,质谱技术也在不断创新和改进。
一方面,质谱技术的高分辨率和高灵敏度得到了显著提高,使得更多的化合物可以被准确解析。
另一方面,质谱仪的仪器设计和软件算法也在不断优化,使得质谱分析更加方便和快速。
质谱理论
Isotopic Abundances:
1H 2H 12C 13C 35Cl
99.99% 0.01% 98.91% 1.1% 75.77%
37Cl
24.23%
第一步, 生成分子离子:
Molecular Ion Isotope Abundance:
m/z 64 (12C21H535Cl)
m/z 65 (13C12C1H535Cl) m/z 66 (12C21H537Cl)
不会损失一点物质
GC接口
GC接口
真空系统
在真空状态下,与其他分子或离子碰撞前分子和离子有 一定的移动距离 这个路径保证了离子有一个可预见性和重复性的碎裂 过程 从而提供了高灵敏度的,可靠的质谱结果 10-4~10-5Torr 足够
质谱计构造:真空系统
离子源和质量分析器的真空度需保持在10–4 ~ 10–5 Pa和10–5 ~ 10–6 Pa。 因为:
质量分析器
全离子化分子 倒出离子 离子排队 得到谱图
质量分析器
根据质荷比分离离子 五种基本的质量分析器: 1) 磁质谱 2) 四极杆 3) 离子阱 4) 飞行时间 5) 傅立叶
四极质量分析器
Electron Beam Sample in
Ion Beam
离子阱内发生电子离子化
灯丝
Filament Gate 电子门
环电极
Ring Electrode
Trapped Ions
捕集离子
Analytes + He 色谱柱流出物 Carrier Gas
例子: 氯乙烷
离子的质量数分布正比于同位素的丰度
Nominal Molecular Weight (5x1) + (2x12) + (1x35) = 64
介绍质谱的基础理论和实验方法
介绍质谱的基础理论和实验方法质谱是一种能够对物质进行分析和识别的重要技术手段。
它利用了物质的化学性质和物理性质,在化学、医学、生物学、环境科学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍质谱的基础理论和实验方法,以帮助读者更好地了解和应用这项技术。
一、质谱的基础理论1. 质量-电荷比质谱仪的核心部分是质量分析器,它通过测量物质的质量-电荷比(m/z)来分析样品成分。
质量-电荷比是指物质的质量与电荷数之比,通常用数值表示。
对于同一种物质,其质量-电荷比是固定的,因此可以用质谱仪来进行检测和鉴定。
2. 质谱图质谱图是通过质谱仪获得的对样品成分的分析结果。
质谱图通常用坐标系表示,其中x轴为质荷比,y轴为信号强度。
质谱图是一种直观的数据表示方式,可以很容易地判断样品中的成分种类和相对含量。
3. 质荷比分析质荷比分析是指对物质的质量-电荷比进行分析和判断。
质荷比分析是质谱技术的核心部分,具有很高的精确度和灵敏度。
在进行质荷比分析时,需要对样品进行离子化处理,并将离子输送到质量分析器中进行检测。
二、质谱的实验方法1. 离子源离子源是质谱实验中最重要的组成部分之一,它可以将样品转化为带电的离子,便于进行检测。
常见的离子源包括电子轰击离子源、化学离子源和飞行时间离子源等。
2. 质量分析器质量分析器是质谱仪的核心部分,它可以将离子按照质荷比进行分离和检测。
常见的质量分析器包括质量过滤器、四极杆质谱仪、时间飞行质谱仪和离子陷阱质谱仪等。
3. 质谱检测器质谱检测器可以将离子的信号转化为电信号,并进行放大和处理。
常见的质谱检测器包括离子倍增管、微信号增强器和激光光电离检测器等。
4. 质谱数据处理质谱数据处理是指对质谱图进行解析和处理,以获得样品的分析结果。
常见的数据处理方法包括质谱图峰的分析、质谱库匹配和谱图修正等。
三、质谱技术的应用质谱技术在许多领域都有着广泛的应用,例如:1. 化学分析质谱技术可以用于化学物质的分析和鉴定,例如分析化学品中的有害物质或食品中的营养成分。
质谱的图谱分析与介绍
若分子中含C9,则其余元素的原子量总和为132-12×9=24。由N、O、H原子量推导出可能 的分子式1. C9H24 2.C9H10N 3. C9H8O
1.不符合价键理论2.不符合氮规则3.合理的分子式
6. 计算化合物的不饱和度 (r+dB)---环加双键数 不饱和度表示有机化合物的不饱和程度,计算不饱和度有助于判断化合物的结构。
离子流强度有两种不同的表示方法:
(1)绝对强度
是将所有离子峰的离子流强度相加作为总离子流,用各离子峰的离子强度除以总离子流, 得出各离子流占总离子流的百分数
(2)相对强度
以质谱峰中最强峰作为100%,称为基峰(该离子的丰度最大、最稳定),然后用各种峰的 离子流强度除以基峰的离子流强度,所得的百分数就是相对强度。
子找子离子,或由子离子找母离子来确定离子间的亲缘关系。
质量分析离子动能谱(MIKES):反置(VBE)双聚焦系统第二无场所加速电压V和磁 场B固定不变,仅扫描静电场电压,由母找子
B/E联动扫描:第一无场所加速电压固定不变,B/E比值为常数联动扫描,由母找子 B2/E联动扫描:第一无场所由子找母,加速电压固定不变,B/E比值为常数联动扫描。 串联质谱法实现产物离子检测。
2.离子特征丢失与化合物的类型
质谱高质量端离子峰是由分子离子失去碎片形成的。从分子离子失去的碎片,可以确定化合 物中含有哪些取代基
M-1 -H 醛类(一些醚类和胺类)
M-15 -CH3 甲基取代
M-18 -H2O 醇类
M-28 -C2H4, CO, N2 失C2H4(McLafferty重排),失CO(从酯环酮脱下) M-29 -CHO, -C2H5 醛类、乙基取代物 M-34 -H2S 硫醇
分子中既没有杂原子又没有双键,其正电荷位置一般在分支碳原子上。如果电荷位置不确 定,或不需要确定电荷的位置,可在分子式的右上角标:"┒+",例如CH3COOC2H5┒+。
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2、分辨率(R):分辨率是质谱计分开相邻两离子质量的能力。
R = m /m
m 为质谱计可分辨的相邻两峰的质量差
m 为可分辨的相邻两峰的平均质量
3、灵敏度:
2 分辨率( R )是两峰间的峰谷为峰高的10%时的测定值,即两峰各以 5%的高度重叠。 例:有质量数为200和201的两峰,使之正好分开(满足10%谷的要求), 需要仪器的分辨率达到:
方法, 而分子式的确定对化合物的结构鉴定 是至关重要的。
理论介绍
GCMS 是一种连接方法-色谱和光谱方法的组合 汲取两者优点: 色谱-产生样品的纯组分 质谱-产生关于纯组分的定性信息
两者结合可以产生 一个3D谱图,同时给 出定性,定量信息
质谱计框图
进样系统
Sample inlet
傅立叶变换质谱计应该是傅立叶变换离子回旋共振质谱计,是受 FT-NMR的启迪。利用不同m/z的离子,在磁场B的作用下,各自产生 不同的回旋频率。若施加一射频场,使其频率等于某一 m/z离子的回旋
频率,则离子就会吸收能量而激发。
离子从射频场吸收能量,称之离子的回旋共振。
激发的离子运动速度( v ) 增大,运动轨道半径( r ) 增大,称之离 子的回旋运动的激发。
发现带正电荷的离子束在磁场中发生偏转。 使用简单的电场-磁场组合装置, 获得了抛 物线族的质谱, 证明了20Ne, 22Ne两种同位 素的存在。 采用电子轰击技术使分子离子化。 制得了第一台速度聚焦质谱仪。提出每种同 位素的质子和中子在结合成原子核时, 具
1918 A. J. Dempster 1919 F. W. Aston
分子离子峰判别解析步骤
Relative Intensity
100
101
50
15 29
55 45 59
0
73 77 87
114
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
M/Z
质荷比最大的离子是m/z 114,为偶数,符合氮规则 但与114最靠近的离子m/z 101,它们的差值为13,落在不合理范围内. 所以m/z 114肯定不是分子离子。
真空系统
真空的作用
检测器把它作为一个绝缘体 高压作用原理 真空度不好会造成极大的伤害 严禁非真空条件下操作机器 需要抽真空的设备:二级泵-机械泵和分子涡轮泵
分子涡轮泵示意图
油扩散泵
进样系统
在不破坏真空度的情况下,使样品进入离子源。 气体可通过储气器进入离子源。 易挥发的液体,在进样系统内汽化后进入离子源。 难挥发的液体或固体样品,通过探针直接插入离子源。
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2 3
质谱理论 Mass Theory
1.2
质谱仪基本原理及仪器简介
质谱发展史
1898 W. Wien
1910 J. J. Thompson
实验方法均有所不同。 离子阱、四极杆等类型
质量分析器
根据质荷比分离离子 五种基本的质量分析器: 1) 磁质谱 2) 四极杆 3) 离子阱 4) 飞行时间 5) 傅立叶
四极质量分析器
Electron Beam Sample in
Ion Beam
A 四极质谱结构简单,价廉,体积小,易操作,无磁 滞现象,扫描速度快,适合于GC-MS, LC-MS。分辩率不 高。
分子离子峰判别解析步骤
2、分子离子的质量奇偶性必须符合氮规则。 化合物中不含氮或含有偶数个氮原子.则其分子离子的质量(即分 子量) 定是偶数; 如果分子中含有奇数个氮原子,则其分子离子的质量必定是奇数。 例: CH4 CH3OH NH2CH2CH2NH2 C6H6 CH3NH2 C5H5N 16 32 60 78 31 79
碎片离子:广义上指除分子离子以外的所有离子。 重排离子:经过重排,断裂一个以上化学键所生成的离子。 母离子与子离子: 任何一个离子进一步裂解为质荷比较小的离子,前者是后 者的母离子或前体离子,后者是前者的子离子。
质谱中离子的主要类型
一、分子离子
表示方法:M+性:质荷比=分子量 测得的分子量是准确的分子量 分子离子是其它碎片离子的前驱
C
+
B
飞行时间质量分析器
飞行时间质谱计的优点:
1、不需磁场,只需直线漂移的空间,因此 仪器结构简单; 2、扫描速度快,扫描一张质谱图约需10-5~10-6s,因此适合与色谱联用; 3、可测定的质量范围取决于飞行时间,因此实际测定离子质荷比没有上
限,特别适合生物大分子。
傅立叶变换质谱计
Fourier Transform –Mass Spectrometer, FT-MS
如果磁场强度(B)一定,改变射频场的频率()
即 可 激 发 不 同 m / z 的 离 子 而 得 到 质 谱 。
FT-MS的核心为分析室,分析室由三对平行的极
板构成。磁力线沿z轴方向,离子的回旋运动垂直于z轴, 在与x轴方向垂直的两极板上施加激发射频,在与y轴方 向垂直的两极板上检测信号。
精确度与质谱计的分辨率有关。
质谱图
横坐标为离子的质荷比,纵坐标为离子相对强度或相对丰
度。 乙醇的质谱图如下:
质谱图
离 子 的 丰 度
基峰——谱中最高的峰 丰度100 相对值 相对丰度
质荷比
质谱中离子的主要类型
分子离子:
M+ · M - e →M+ · ,
z=1时, 其m/z等于天然丰度最大的同位素的原子量之和。
R= m /m =200/(201-200)=200
若要分开1000和1001两个离子,所需仪器的分辨率应该为
R= m /m =1000/(1001-1000)=1000
可见分离质量数 愈大的离子所需的 分辨率愈高。
3、灵敏度:仪器对样品在量的方面的检测能力。
绝对灵敏度:在记录仪上得到可检测的质谱信号所需的样品量(g); 相对灵敏度:可检测到的微量杂质的最小浓度(如μg· -1)。; ml
FT-MS分辨率极高,目前可得到精确度最高的精确
质量。
FT-MS灵敏度高,质量范围宽,速度快,性能可靠。
离子阱质量分析器
检测记录系统
质量分析器分离并加以聚焦的离子束, 按m/z的大小依次通过狭缝,到达收集器。 经接收放大后被记录。
质谱计的主要技术指标
1、质量范围:
指质谱计所检测的单电荷离子的质核比范围
把谱图中最高质荷比的离子假设为分子离子峰,然后用分子离子的 判别标准一一衡量 如果被检查的离子不符合其中任何一条标准、则它不是分子离子; 如果被检查的离子符合所有条件.则它可能是分子离子.但也可能 仍不是分子离子。
分子离子峰判别解析步骤
分子离子的判别标准如下:
1、合理的中性丢失。 2、质量奇偶性必须符合氮规则。
离子源
分子失去电子,生成带正电荷的分子离子 分子离子可进一步裂解,生成质量更小的碎片离子
+.
电子轰击电离 EI
电子轰击电离又称为电子轰击,或电子电离。是应用最 普遍,发展最成熟的电离方法。 轰击电压 50-70eV, 有机分子的电离电位一般为7-15eV。 可提供丰富的结构信息。 灵敏度高,能检测纳克(ng)级样品; 有些化合物的分子离子不出现或很弱
链的化合物没有分子离子峰;
当EI谱中未出现分子离子峰时,可以采用三种方法:
Relative Intensity
56
43
100
27 31 69 84
50
0 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95100105
M/Z
谱图中质荷比最大的离子是m/z 84,符合氮规则,相邻离子为69,它们的质量差为 15,也符合分子离子的判别称准,但实际上m/z 84不是分子离子,是己醇(分子量为 102)的质谱图,其中m/z 84是分子离子失去一个水分子生成的奇电子碎片[M-H2O]+˙
三、离子—分子反应生成的离子 局部区域可能出现样品“浓度”过大时,分子离子可能从中性 分子取得一个原子或原子基团。 主要用于化学电离,也称为准分子离子。 例如,醚、酯、胺、腊类化合物的质谱中有时会出现[M+H]—。
分子离子峰的判别和分子量测定
一、分子离子峰的判别 EI质谱图中最高质量的离子峰有可能是分子离子峰;(排除同位 素和分子—离子反应的情况)。
有一部分化合物的分子离子在电离时全部碎裂。
Relative Intensity
100
57 [M—CH3]+
50
15
29 27
41
39
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
2, 2—二甲基丙烷的EIMS (分子量72)
M/Z
分子离子峰判别解析步骤
离子源
FILAMENT
EI:
M
eeee e e e ee e ee e e e eM e ee e e e M+ . eee e M e e e e e M
M+ . F+ 1 F. 2
M
+.
EI过程
离子源模式
EI过程
为什么要使用70eV?
质量分析器
◆ 质量分析器是质谱计的核心 ◆ 不同类型的质量分析器构成不同类型的质谱计 ◆ 不同类型的质谱计其功能,应用范围,原理,
3 分子离子峰是否出现与化合物的种类有关。
关于EI谱分子离子峰的强度有下列三种情况: