有机质谱仪简介

1. EI离子源(电子轰击)
EI: Electron Impact 离子的形成： 样品（溶液或固体，放入样品杯） ↓ 在电离盒中受热 气化分子 ↓ 受20-70eV电子流撞击 失去一个外层电子 ↓ 正电荷分子离子 ↓ 裂解 碎片离子
文献：1）Aston, F. W.(1919), Phil. Mag., 38, 707. 2) Dempster, A. J.(1918), Phys. Rev., 11, 316. 3) Nier, A. O.(1947), Rev. Sci. Instrum., 18, 398.
测试中心人员和分工
人员
分管仪器
何以能 余珍 丁靖垲 吴玉 梁惠玲
NMR GC, GC/MS, UV, [α] GC, GC/MS, HPLC HPLC, MS, IR MS, IR
有机质谱仪简介
目录
一、 质谱仪构造 二、 电离方式 三、 常用质量分析器特点 四、 质谱送样要求 五、 有机质谱应用
APPI: Atmospheric pressure photoionization 离子形成过程： 样品溶液+光诱导溶剂(甲苯) ↓ 注射 受热雾化器 ↓溶剂分子被氪光管发射的光子电离 样品分子与光诱导溶剂离子碰撞 ↓引发质子转移反应 质子化离子
文献：Revel’skii,I. A. (1991),Chem. Physichem.
分析内容：（请选择）
分析记录
分子量测定 EI FAB+ FAB- ESI+ ESI-
APPI+ APPI- LC/MS
分子式测定
MALDI- MALDI+ ESI APPI MALDI
子离子
ESI APPI MALDI
（以上二项请附相应电离方式的常谱图） 备注：
年月日 电话：
五、 有机质谱应用
1.获得有机化合物分子量
三、 常用质量分析器特点
质量分析器
可测质量数范围(Da)/分辨率
应用
四极杆
离子阱 磁场 飞行时间
0 ~ 1,100/1,000
0 ~ 2,000/1,000 0 ~ 10,000/60,000 0 ~ 20,000/100,000
测分子量;与EI联用,可发现 裂解位点、可检索(带NIST 谱库)
测分子量;发现裂解位点(做 多级质谱)
文献：Huertas,M.L. and Fontan,J. (1975) Evolution Times of Tropospheric Positive Ions,Atmospheric Environ. 9,1018.
图谱特征：准分子离子[M+1] + 或[M-1]- 、加合离子
5. APPI离子源( 大气压光化学电离)
四、 质谱送样要求
◆ 严禁使用氘代溶剂溶解的样品溶液 ◆ 样品量：0.01—1mg ◆ 填写使样品易溶的溶剂，但事先不要溶解
样品 ◆ 选择合适的电离方式和需要的测试项目 ◆ 选择精确质量测定时，务必提供化合物所
含元素、原子个数或原子个数范围

姓名： 样品编号： 分子式：
质谱分析卡
单位： 溶解溶剂： 分子量：
一、 仪器构造
1. 质谱仪定义： 不带电荷的有机化合物分子电离后
形成带电离子，这些离子按质荷比（m/z 或m/e）由小到大的顺序排列而成的图谱， 称有机质谱
获得有机质谱的仪器称为有机质谱仪
2.仪器构造
离子源—质量分析器——————检测器———控制终端 EI 四极杆(Quadruple) 光电倍增管 FD 离子阱(Ion Trap) 电子倍增器 FAB 磁场(Magnet) ESI 飞行时间（TOF） APCI 离子回旋共振（FT-ICR） APPI 串联质量分析器 MALDI
ESI: Electrospray ionization 离子形成过程： 样品溶液 ↓ 1）挤压泵注射; 2）流动注射; 3）LC 喷雾针（加3-4KV高电压，针口处置1根放电电极） ↓ 雾状带电液滴 ↓去溶剂，液滴变小、表面电荷密度增大、同电荷相斥 带电离子（从液滴释放出来）
文献：1) Mann, M.(1990), Org. Mass Spectrom., 25, 575. 2) *Fenn, J. B.(1990), Mass Spectrom. Rev., 9, 37.
2.获得有机化合物分子式
有效误差<10ppm或<10mDa
有效误差<10ppm(或10mDa)
精确原子量表
3.获得有机化合物结构中官能团连接位点
4. 与HPLC联用,获得混合物中各成分分子量
5. 与HPLC和串联质量分析器联用,建立中 药有效成分指纹图谱
6. 利用质谱检测的高灵敏度(1pg)和标准 品,开展药代动力学研究、兴奋剂检测 以及痕量爆炸物检测等工作
不同离子源与不同质量分析器组合,构成检测功能、检测质 量数范围、适于分析化合物不相同的质谱仪
分析测试中心拥有的质谱仪
VG AutoSpec 3000
二、 电离方式(或离子源)
离子源不同,电离机理不同,适于分析 的化合物也不相同
反之,做质谱分析前,应粗略判断待测 有机化合物类型,以便有效地选择离子源
测分子量;测分子式;与EI、 FAB联用,发现裂解位点
测分子量;测分子式
离子回旋共振
0 ~ 1,000,000/300,000
串联质量分析器 取决于使用的单个质量分析器
测分子量;测分子式;发现裂 解位点(做多级质谱)
发现裂解位点(做碰撞诱导 裂解CID)
串联质谱原理
1. 启动CID (碰撞诱导裂解)设施:
图谱特征：准分子离子[M+1]+ 或[M-1]- 、加合离子[nM+Na] + 、 多电荷离子
4. APCI离子源(大气压化学电离)
APCI : Atmospheric Pressure Chemical Ionization 离子形成过程： 样品溶液+诱导溶剂(水、氨水、铵盐、氧等) ↓ 注射 受热雾化器（加1-2KV高电压，其中置1根放电电极） ↓ 诱导溶剂被电离 样品分子与诱导溶剂离子碰撞 ↓ 引发质子转移反应 质子化离子
适合测定的有机化合物类型
离子出现型式
EI FAB
ESI APCI APPI MALDI
易挥发、热稳定化合物 （萜类、生物碱、黄酮、香豆素）
所有类型化合物(MW<3,000Da) FAB+，弱极性和中等极性化合物 FAB -，配糖体、羧酸、多酚
中等极性和强极性化合物 (MW<100,000Da) ESI+ 、-选择等同于FAB+ 、中等极性化合物(MW<10,000Da) APCI + 、-选择等同于FAB+ 、-
文献：1）Karas,M. (1989),Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes,
92,231.
2) Karas,M. (1988),Anal. Chem.,60,2299.
图谱特征：准分子离子[M+1]+或[M-1]- 、加合离子[M+Na]
电离方式
常用离子源选择依据
文献： 1）Cotter, R. J.(1980), Anal. Chem., 52, 1767. 2) Udseth, H. R.(1981), Anal. Chem., 53, 29.
图谱特征：准分子离子 [M+1] + 或 [M-1] - 、碎片离子、倍峰离子、 加合离子
3. ESI离子源(电喷雾电离)
弱极性化合物(MW<3,000Da) (长链共轭烯烃) 热不稳定、大分子化合物(MW<1,000,000Da) （蛋白质、核酸、多糖）
[M]+, 较多碎片离子 [M+1]+,[M-1]-, 较少碎片离子
[M+1]+,[M-1]-, [M+Na]+
[M+1]+,[M-1]-, 加合离子 [M+1]+, 加合离子 [M+1]+,[M-1]-, [M+Na]+
Methods Anal.,243-248.
图谱特征：准分子离子[M+1] + 、加合离子
6. MALDI离子源(基质辅助式激光解析电离 )
MALDI: Matrix assisted laser desorption ionization 离子形成过程： 样品溶液 ↓ 滴加 点加基质的靶点(基质常用芥子酸CAC) （1个样品盘通常设100个靶点） ↓ 激光照射靶点 离子溅射 ↓施加引出电压（ + 、 - ） 带电荷离子
图谱特征： 分子离子、碎片离子
2. FAB离子源(快原子轰击)
FAB: Fast atom bombardment 离子形成过程： 样品（溶液）+ 基质（甘油Gly, MW92或间-硝基苄醇MNBA, MW153 ） ↓ 涂抹于惰性金属靶表面 液膜 ↓ 受离子流（Cs+）撞击 发生离子-分子反应（电荷交换、 质子转移） ↓ 离子溅射 ↓ 施加引出电压（ + 、 - ） 带电荷离子
碰撞气(常用氮气或氦气) ↓
质量分析器1(Q1)→碰撞室→质量分析器2(Q2)
2. 设定联动扫描(子离子扫描/母离子扫描/中性质量丢失)
Q1中选定离子A→CID→Q2中检测碎片离子B+C
子离子扫描：跟踪某选定离子的裂解结果 母离子扫描：追寻某选定离子的来源 中性质量丢失:寻找丢失某确定质量数(如43)的离子