waters tof 飞行时间质谱技术及应用

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主题
分辨率及准确质量数
—定性分析 动态范围 —定量分析 灵敏度
—检测限
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为什么需要准确质量数？
C： H： O： N：
12.0000 1.0078 15.9949 14.0031

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LockSpray 正负离子化模式切换
LockSpray 正负切换试验：
分析样品：Raffinose（棉子糖） — M+Na = 527.1588 — M-H = 503.1612 参比样品：Leucine enkephalin（亮氨酸脑啡肽） — M+H = 556.2771 — M-H = 554.2615
1: TOF MS ES+ 1.88e4
准确质量（Exact Mass）谱图 （如飞行时间得到的数据） 3ppm tolerance @ m/z 311.0814 3 Possible Results
%
312.0850
0 290
m/z 295 300 305 310 315 320 325 330
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分辨率
100%
Mass
= 500
Peak width (@ 50%) = 0.1
50% 0.1 Da
Resolution (FWHM)
注：FWHM = 半峰宽
m/z 499.9 500.0 500.1
= 500 = 5000 0.1
高分辨 ＝ 准确质量？
O O
m/z 119.0609 ( 7.5 ppm)
N
S+
硫化物 m/z 344.1433
H O O O N S N H N
H+ N N H
m/z 226.0538 ( 2.7 ppm)
O
H O
m/z 119.0609 ( 5.9 ppm)
N
O S+
醛化物 m/z 344.1069
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%
37 种可能性
312.1
0 290
m/z 295 300 305 310 315 320 325 330
Fra Baidu bibliotek
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准确质量带来的差异
(using elements C50H100N5O5S2)
gradtest003 101 (4.718) 100
311.0814
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V 模式分辨率
V_RESCHECK001 272 (6.086) 100
956.69 956.36
TOF MS ES+ 5.84e3
Res > 11000
956.87
%
956.20
957.03
957.20
957.36 956.02 957.53 957.69
0 955
956
957
m/z 958
O
N
S
H O
N S N N H N
O S
N
N H
硫代物
[M+H]+ 344.1433
质量差 = 36 mDa 醛基化物
[M+H]+ 344.1069
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MSn 怎么办 ?
O O N N S N H
H+ N N H
m/z 226.0902 ( 4.1 ppm)
— C500H1000N20O20S10Cl10Br10
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实例：不开启i-FIT过滤功能 (5ppm)
At m/z609, with 5ppm error around mass, 134 possible combinations Using wide range of elements:
%
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
Sample TIC
%
50.00 1: TOF MS ESBPI 2.57e5
0 0.00 5.00 10.00 POSNEGPASSIFORADRE_KD005_280204_48
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
— C500H1000N20O20S10Cl10Br10
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同位素模型
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实例：标称质量数作组成推断
Nominal mass measurement doesn’t provide data specificity At m/z609, with 0.1Da error around mass, 2214 possible combinations Using wide range of elements:
Waters飞行时间质谱技术及应用
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Waters Q-Tof 质谱的历史
1996, 世界上第一台Q-Tof质谱 1998, Q-Tof 2 2000, Q-Tof micro and Q-Tof Ultima 2004, Q-Tof Premier 2007, HDMS（High Definition Mass Spectrometer）
40.00
45.00
6.0e-1
Sample UV
50.00 3: Diode Array 330 Range: 7.291e-1
AU
4.0e-1
2.0e-1
0.0 0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
Time 50.00
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不同分辨性能对液质分析的影响
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Z Spray Source
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LockSprayTM 简单实现精确质量测定
LockSpray专利技术使精 确质量测定能简单实现 使得不必过分依赖于实验室 环境和条件的稳定，每次采 集都同时用一个已知的、确 定的质量数进行校正 LockSpray是Waters飞 行时间质谱产品所独有的， 而且是标准配置
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准确质量带来的差异
(assuming elements C50H100N5O5S2)
gradtest003 101 (4.718) 100
311.1
1: TOF MS ES+ 1.88e4
标称质量（Nominal mass）谱图 (如用四极杆或离子阱得到的数据) ~50ppm tolerance @ m/z 311.0814
每一个元素都有一个特有的质量数 化合物由不同的元素组成，也具有特有的质量数及特有的物化性质 质谱，检测化合物质量数 如果某一化合物质量数测量得足够准确，那么就能推断出一个唯 一的元素组成
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为什么需要准确质量数？
“… for materials with molecular weights below 1000, the measured mass should generally agree to 5ppm or better, with the calculated mass.” Notice to Authors of Papers: J. Am. Chem. Soc., 1999, 121(1), 7A-12A
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质量准度
真实质量
测量质量 偏差
= 400.0000
= 400.0020 = 0.0020
质量误差 ppm =
0.002
400
x 106
= 5 ppm
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高、低分辨率的差异
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Reserpine, 10pg, W Optics
TOF MS ES+ 609.3 0.20Da 5.57e3
AS012 100
S/N:PtP=288.19
TOF MS ES+ 609.3 0.20Da 4.78e3
%
0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Time
%
0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
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5
简单的例子
? 分子量 =
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简单的例子
CO = 27.9949
N2
C2H4
=
=
28.0061
28.0313
这些分子的整质量数相同，但是准确质量不同 单靠整质量数不能判定组成 需要尽量准确的质量数才能尽量准确的判断
Bovine insulin（牛胰岛素）, Resolution >11,000
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W 模式分辨率
W_RESCHECK001 162 (3.665) 100
956.67
TOF MS ES+ 4.43e3
956.34
Res > 22000
956.84
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液相的样品通路不会影响参比路的离子化
PC 2MG/ML
POSNEGPASSIFORADRE_KD005_280204_48 100
Reference
2: TOF MS ESTIC 1.00e5
0 0.00 5.00 10.00 POSNEGPASSIFORADRE_KD005_280204_48 100
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准确质量的选择离子质量色谱图
1 Da window
Aldehyde
30 mDa window
Sulphide 30 mDa window
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W模式的灵敏度是否比V模式低？
Reserpine, 10pg, V Optics
AS011 100
S/N:PtP=281.97
Time
相同量的reserpine
W模式与v模式，灵敏度相同
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准确质量数是否足够？
Summary Conclusion • High mass accuracy (<1 ppm) alone is not enough to exclude false positives • The use of isotopic abundance patterns as another filter can further remove >95 % of false candidates Final Quote…. “Assuming that ion species are fully resolved (either by chromatography or by high resolution mass spectrometry), we conclude that a mass spectrometer capable of 3 ppm mass accuracy and 2% error for isotopic abundance patterns outperforms mass spectrometers with less than 1 ppm mass accuracy or even hypothetical mass spectrometers with 0.1 ppm mass accuracy that do not include isotope information in the calculation of molecular formulae”
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正负离子化模式切换
正负离子化模式切换在 300毫秒之内 对未知物分析鉴别非常 适用
同样也能用LockSpray
得到准确质量数
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Q-Tof Premier 结构简图
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957.01 956.17
%
957.17
957.34 956.01
957.51 957.67
0 955
956
957
m/z 958
Bovine insulin, Resolution >22,000
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应用实例 ：贝雷拉唑代谢物分析
O O O
O O
N N H