色谱联用技术-2016

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特定m/z离子在阱内一 定轨道上稳定旋转, 改变端电极电压,不
同m/z离子飞出阱到达
检测器;
特点: (1)结构简单,体积小,价格低 (2)扫描速度快,与色谱出峰速度匹 配,适合联用
(3)自身可做多级,有利于定性
(4)质量分辨率6000-9000
(5)检测的m/z范围小
3.飞行时间质量分析器(TOF)
◦ 操作参数的影响
提高LC柱的负载量 负载量为100g。 采用停流技术 描累积)。 内径4.6mm色谱柱,合适的
增加检测的有效时间(多次扫
把射频线圈直接绕在流通池壁上,减少死体积。
(2)溶剂
使用氘代溶剂
使用脉冲序列等溶剂抑制技术
乙腈溶剂峰
采用WET序列进行溶剂峰抑制的实例
三、联用方式
接口:细口径毛细管柱——通过传输线直接连接
粗口径——分流
数据系统:计算机 数据库
真空系统:分子涡轮泵
4、质量分析器 •四极杆质量分析器 •飞行时间质量分析器 •离子阱质量分析器 •磁质量分析器 •傅里叶变换离子回旋共振质量分析器 •多个质量分析器的串联(串联质谱联 用)
对于给定的直流DC和射频电压 RF ,特定质荷比的离子在轴向 1. 四极杆质量分析器 稳定运动,其他质荷比的离子 则与电极碰撞湮灭。将DC和RF (Quadrupole Mass Filter) 以固定的斜率变化,实现质谱 扫描功能。
具有相同动能、不同质量的离子,其飞行速度不同而分 离。如果固定离子飞行距离,则不同质量离子的飞行时 间不同,质量小的离子飞行时间短而首先到达检测器。
特点: (1)结构简单,体积较大,价格略贵 (2)扫描速度快,与色谱出峰速度匹 配,适合联用
(3)灵敏度高
(4)质量分辨率高
(5)检测质量无上限
气相色谱-四极杆质谱仪
联用技术
LC-NMR
一、HPLC与NMR的比较及联用的困难
HPLC 分析对象 样品状态 操作温度 扫描时间 操作方式 连续流动 液态 室温 大体相同 间歇 NMR 有机物
灵敏度
溶剂
g~ng
普通
mg
氘代溶剂
二、问题的解决
主要取决于核磁共振技术的提高和发展
(1)灵敏度
◦ 仪器方面 高频仪器的使用:NMR的信噪比与磁场强度的平 方成正比,800 MHz (18.79T)与100 MHz (2.35T)仪器相比,信噪比增大约64倍。 用新技术提高信噪比:软件滤波,消噪技术

由GC-MS确定的某天然蜡衍生物的成分
序号
1 2 3 4 5 6 7
化合物名称
十六碳酸 9,12-十八碳二烯酸 十八碳酸 二十四碳烷 二十醇乙酸酯 二十五碳烷 二十六碳烷
序号
12 13 14 15 16 17 18
化合物名
二十九碳烷 三十碳烷 二十六醇乙酸酯 三十一碳烷 结构未定* 三十二碳烷 二十八醇乙酸酯
3. 色谱联用技术发展现状
色谱:分离 光谱:结构鉴定
两者联用,不仅可以对混合物中的各未知组 分进行定性,也可用于定量分析。
GC-MS, GC-FTIR, LC-MS, LC-FTIR, LC-NMR, LC-ICPAES…
7.2 气相色谱-质谱联用 GC-MS
1.气相色谱与“四谱”工作条件的适应性
◦ TIC图中的每一个峰代表一个组分;
◦ 峰的位置就是该组分的色谱保留时间;
◦ 峰面积与组分的相对含量有关。
(2)每个组分的质谱图
88
101 396
可从质谱图获得组分的分子量和分子结构信息。 谱库检索 根据NIST,INCOS,PBM三种算法,将未知物图谱 与谱库中的标准图谱比较,匹配度越高,可信度 越高
wenku.baidu.com
LC-MS (四极杆)联用仪器结构示意图
LC-MS (离子阱)联用仪器结构示意图
三、液质联用的应用

医药、临床:药物代谢、药物动力学、杂 质分析、天然产物分析、疾病诊断 生物化学:肽、蛋白质、寡核苷酸、糖 环境化学:农药和农残分析、有机污染物、 土壤/食品/水分析 食品科学:香料、添加物、包装物、蛋白 质、致癌物 化学:有机合成物
Electron Beam Sample in
Ion Beam
A
C
+
B
特点:
(1)结构简单,体积小,价格便宜
(2)扫描速度快,与色谱出峰速度匹
配,适合联用 (3)可串联使用 (4)无需狭缝分离,灵敏度高 (5)质量分辨率不高(小数点后1位) (6)检测的m/z范围小
2.离子阱质量分析 器(ion trap)
灵敏度高 ESI的补充技术
ESI
硬件 电离 原理 毛细管有几千伏高压 液滴中的离子蒸发 属于液相电离
APCI
放电针 类似于化学电离 属于气相电离 0.2~2ml/min 极性较小的化合物 产生单电荷离子
应用 * 适合的LC流速为 0.2~0.3ml/min * 极性和离子化合物 * 可产生多电荷离子
丹参中四种丹参酮的lc-ms-ms测定
2600
tanshinone IIA
2400
2200
2000
1800
cryptotanshinone
1600
Intensity, cps
1400
dihydrotanshinone
1200
tanshinone I
.
1000
800
600
400
200
2
4
6
8 Time, min
4.气质联用系统提供的信息

GC-MS-Computer的工作过程:
◦ GC:各组分被色谱柱分离,随时间变化依次 从柱子流出,通过接口进入MS。 ◦ MS:连续扫描MS图,每扫描一张MS图需花费 约零点几到几秒钟。总扫描时间=(扫一张图 谱的时间)×扫描次数
◦ 计算机:将得到的所有MS数据存储起来,供 下一步的处理和输出。
10
12
14
TIC Spectrum of Four Diterpenoids of Radix Salviae Miltiorrhizae
LC-MS-MS MRM Chromatograms of Radix Salviae Miltoirrhizae Sample
反应离子监测
7.4
高效液相色谱-核磁共振
8
9 10 11
二十二醇乙酸酯
二十七碳烷 二十八碳烷 二十四醇乙酸酯
19
结构未定*
20 三十四碳烷 21 三十醇乙酸酯 22~25 结构未定*
(3)质量色谱图(提取离子流图)

以指定质荷比的离子强度(而不是总的 离子流强度)对时间t(或扫描号)作图。 是计算机进行数据处理得到的图。


优点:可在复杂混合物的TIC图中,迅速 找到所需检测的化合物或同系物。
方法 操作特性 物理状态(气相) 灵敏度(毫微克) 扫描时间匹配 连续流动 温度匹配 工作气压 气相色谱 质谱 是 是 是 是 是 是 是 是 是 否 红外 紫外 不希望 否 否 取决于样品 是 否 否 否 否 否 是 是

2、气质联用接口(协调输出/输入的矛盾)
工作气压不匹配是实现 GC-MS联用的主要 困难。GC柱的输出为100 kPa,而MS离子源在 小于10-3 Pa的条件下工作。 接口的作用是将 GC流出的载气气压降低到 MS 能够接受的程度,并将样品送入MS离子源 接口的类型 ◦ 喷射式分子分离器,早期,适合于填充柱; ◦ 通过传输线直接连接,适合于毛细管柱。
Chemical Ionization, APCI)
放电针
LC
MS
喷雾
电离主要 生成溶剂 离子
样品分子 与溶剂离 子反应生 成离子簇
离子去簇 后送到质 谱计中
热喷雾(100-120C),化学电离;适用于弱极性和 热稳定化合物分析.
特点:
化学电离,软电离技术,产生的碎片很少
适用于弱极性、分子量小(<2000Da)和热 稳定化合物分析
第七章
色谱联用技术
7.1 色谱联用分析技术概述 1.联用技术的必要性
每种分析方法都有其特长和局限性。局限性 来自两个方面:
◦ 原理方面,不可逾越;
◦ 技术方面,可以改进、发展。 在线联用不仅能取长补短,而且还具有协 同作用,获得两种技术单独使用时所不具 备的某些功能。
2.实现在线联用的关键
硬件接口(hardware interface) 用于协调联用的两种仪器的输出和输入之 间的矛盾,使两种仪器连接成一个整体。
测)定量 优缺点… GC-MS定量分析方法:内标法,外标法,归一化
有机氯农药的GC-MS总离子流图
7.3 液相色谱-质谱联用技术 LC-MS
一、实现 LC-MS 的困难
1. LC 流动相对MS工作条件的影响 1ml溶剂气化生成 500 -1300ml的蒸气,而质 谱仪只能接受10 ml/min气体流量。 有时流动相中含难以挥发的缓冲盐 2. 质谱离子源温度、电离方式不适宜液相色谱 所分析的样品。

实验布局
泵、注入阀、色谱柱和紫外检测器组成的LC系 统,通过一条2-2.5m的特制毛细管连接到NMR液 相探头上,探头底部有阀控制NMR测定方式。
+ + + + + - + - Evaporation
Analyte Ions
Solvent Ion Clusters Salts/Ion pairs Neutrals
--+ + ++ + --+ + + + + --+ + + + + + + ++ +
Rayleigh Limit Reached
+ ++ - -- + + -+
*
*
*
*
* *
TIC
m/z88
MC
某天然蜡衍生物的总离子流图和质量色谱图
(用于寻找一类成分)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1.0
2.0
3.0
4.0
质量色谱图
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
总离子流图
+
+ + + +
+
+ +
+
准分子离子
+
其他离子 试样离子
电喷雾电离,Electrospray
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。 气帘的作用:雾化;蒸发溶剂;阻止中性溶剂分子
特点:
是LC- MS的基本配置接口
是一种软电离方式,适合稳定性差、极性大、 分子量大的物质的电离。 主要生成准分子离子([M+H]+ 、[M-H]-、 [M+Na]+等),生物大分析产生多电荷离子。 灵敏度高 不能进行谱库检索


喷射式分子分离器的结构
作用:①降低气压;②浓缩样品。
3. 仪器结构
出口
机械泵 高真 空泵
质谱
气相色谱 传输线 离子源 质量分析器 检测器
化学工作站软件(计算机)
GC-MS组成:
GC :低流失毛细管柱
载气必须用>99.999%的氦气
离子源:电子轰击源、化学电离源
MS :四极杆质谱仪、离子阱、飞行时间质谱仪
(用于寻找微量成分)
5.GC-MS的应用
凡是能用气相色谱分析的试样,均适合于 GCMS分析,如
◦ 环境污染物的分析 ◦ 香精、香料的成分分析和质量评价 ◦ 中草药的挥发性成分鉴定
◦ 药物及其他化工产品的分析
◦ 毒物、毒品及违禁药物的鉴定和检测等等。
( 1)
GC-MS定性分析
分析条件的设定 GC条件:同普通CGC
MS条件:扫描方式,扫描范围, 扫描速度,
灯丝电流,倍增器电压等
定性分析
进样,电离,质谱数据的采集,谱图检索
(2)GC-MS定量分析
GC-MS定量分析依据
用总离子色谱图定量 用质量色谱图(提取离子色谱图)定量 用选择离子色谱图定量(SIM,选择离子监测) 对串联质谱还可以用MRM(SRM,反应离子监
二、接口系统
1.脱溶剂
2.使被测物电离
1.粒子束接口(Particle-Beam,PB)
根据流体力学原理,利用样品与溶剂动量的不
同将它们分开
形成气溶胶→脱溶剂→动量分离
得到的谱图与电子轰击质谱图非常相似,可利
用标准谱图检索
现少使用
PB
EI
2. 电喷雾电离(ESI,接口+软电离技术)
Charged Droplets
不适用于非极性化合物的分析
对于大分子化合物,电喷雾产生 多电荷离子,相对分子质量Mr计 算方法如下:
选相邻峰,电荷n, n +1
m1=(Mr + n+1)/ (n+1) m2=(Mr + n)/n
分子量约为12200的细胞色素的 ESI质谱图
3.大气压化学电离 (Atmospheric Pressure
(1)总离子流图(TIC)

质谱仪检测到的所有离子信号(不分其质荷比) 的总和对时间t作图 相当于气相色谱图。没有组分通过时为基线; 当组分流出时,即出现峰。 记录方法: ◦ TIC检测器; ◦ 计算机采集和存储连续、重复扫描的信息, 然后进行数据处理。


某种天然蜡质衍生物的GC-MS总离子流图
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