质谱及其联用技术讲解
gcms的原理及应用精讲
GC-MS的原理及应用精讲一、引言气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）是一种重要的分析技术，它将气相色谱和质谱这两种传统分析技术结合起来，具有高分辨率、高灵敏度和高选择性等优点。
本文将全面介绍GC-MS的原理和应用。
二、GC-MS的原理1.气相色谱（GC）原理：–GC主要基于样品分子在固定相填充的色谱柱中发生吸附和解吸的过程，通过不同样品分子在色谱柱中的保留时间差异来实现分离。
2.质谱（MS）原理：–质谱是一种离子化技术，主要通过将分析物分子转化成离子，并根据离子在质谱仪中的运动轨迹和质量-荷质比（m/z）来进行分析。
3.GC-MS联用原理：–GC-MS联用技术将GC和MS两种分析技术紧密结合起来，实现了对复杂样品的高效分离和准确定性分析。
三、GC-MS的应用GC-MS广泛应用于许多领域，以下是其中的几个应用领域的简要介绍：1.环境监测：–GC-MS可以用于分析大气中的挥发性有机物（VOCs）和气相中的多种有毒和有害化合物，如苯、甲醛等。
2.食品安全：–GC-MS可以用于检测食品中的农药残留、添加剂、污染物等有害物质，保障食品安全。
3.医药研发：–GC-MS可用于分析药物的组成和结构，研究药物的代谢途径和药物相互作用等，对药物研发起到重要作用。
4.毒物分析：–GC-MS是一种常用的毒物分析技术，可用于检测尿液、血液和组织中的毒物，对毒物中毒事件的调查和诊断具有重要意义。
5.石油化工：–GC-MS可用于分析石油和石油化工产品中的各种成分，如烃类、芳香化合物、杂质等。
四、GC-MS的优势和不足1.优势：–高分辨率：GC-MS具有很高的分离能力，可以有效分离复杂的混合样品。
–高灵敏度：GC-MS能够检测到很低浓度的目标分析物。
–高选择性：GC-MS对分析物具有较高的选择性，能够准确确定目标分析物。
–定性和定量分析：GC-MS可以同时进行目标物的定性和定量分析。
2.不足：–离子化技术的选择性：质谱分析中使用的不同离子化技术对不同化合物的离子化效果可能存在差异。
气相色谱质谱GCMS联用技术及其应用精
气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术及其应用(精)气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术是一种非常强大的分析工具，它结合了气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
以下是关于GC-MS联用技术的介绍和应用。
一、气相色谱-质谱联用技术气相色谱-质谱联用技术是将气相色谱与质谱联接在一起的一种技术。
气相色谱是一种分离和分析复杂混合物的方法，它利用不同物质在固定相和移动相之间的分配平衡进行分离。
质谱则是一种鉴定化合物的方法，它通过将化合物离子化并分析其碎片离子来鉴定化合物的结构。
GC-MS联用技术将气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力相结合，可以实现复杂混合物中各组分的分离和鉴定。
在GC-MS联用技术中，样品首先通过气相色谱进行分离，然后通过接口将分离后的组分引入质谱进行分析和鉴定。
接口是GC-MS联用技术的关键之一，它需要能够将气相色谱分离后的组分进行有效地转移和导入质谱，同时还需要保持样品在转移过程中的稳定性和一致性。
二、气相色谱-质谱联用技术的应用GC-MS联用技术的应用非常广泛，以下是一些主要的应用领域：1.化学分析：GC-MS联用技术在化学分析领域应用最为广泛，它可以用于鉴定化合物的结构、测定化合物的分子量、研究化合物的反应机理等。
2.生物研究：GC-MS联用技术在生物研究领域也有广泛的应用，它可以用于鉴定生物体内的代谢产物、研究生物酶的催化反应、分析生物组织的成分等。
3.环境科学：GC-MS联用技术在环境科学领域的应用也十分重要，它可以用于检测环境中的有害物质、研究污染物的迁移和转化规律、评估环境污染的影响等。
4.食品科学：GC-MS联用技术在食品科学领域的应用也十分广泛，它可以用于检测食品中的添加剂、农药残留、有害物质等，保障食品的安全性和卫生质量。
5.医药领域：GC-MS联用技术在医药领域也有广泛的应用，它可以用于研究药物代谢、药物疗效及副作用等。
三、总结气相色谱-质谱联用技术是一种非常强大的分析工具，它的应用领域非常广泛，涉及到化学、生物、环境、食品、医药等多个领域。
色谱-质谱联用技术及其应用讲解
子峰，而且有较丰富的结构信息。
基质辅助激光解析电离 （MALDI） Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI
MALDI可使热敏感或不挥发的化合物由固相直接得到离子。 基本原理是将样品分散在基质分子中并形成晶体。当用激光照射 晶体时，基质从激光中吸收能量，样品解吸附，基质-样品之间发生 电荷转移使得样品分子电离。
一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散 泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获 得更高的真空度。
17
真空系统为早期 的维护反馈提供 数字化控制
双分子涡轮泵可快 速抽真空和进行稳 定操作
18
2.3.2 进样系统
进样系统目的是高效重复地将样品引入到离子源中 并且不能造成真空度的降低。
•质荷比：指带电粒子的质量与所带电荷之比值。
• 被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁
场运动行为的不同，把离子按m/z分开而得到质谱，并得到样品 的定性定量结果。
43
57
29 15
71 85 99 113 142
m/z
11
2.1 质谱的发展
1911年 40年代 50年代 60年代 70年代
Nebulizer HPLC inlet
APCI
Corona
++ + + +
32
APCI主要用来分析中等极性的化合物。有些分 析物由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生 足够强的离子，可以采用APCI方式增加离子产率， 可以认为APCI是ESI的补充。
APCI主要产生的是单电荷离子，很少有碎片离子， 主要是准分子离子。
液相色谱-质谱联用技术
液相色谱-质谱联用技术液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）是一种结合了液相色谱和质谱两种技术的分析方法。
它通过液相色谱的分离能力和质谱的物质鉴定能力，可以同时获得化合物的分离和结构信息，适用于复杂样品的定性和定量分析。
液相色谱（LC）是一种基于不同化合物在液相中的分离速度差异来分离化合物的方法。
它具有高分离能力、高选择性和易于操作等特点，广泛应用于生物、制药、环境和食品等领域。
液相色谱的核心是通过固定相和流动相之间的相互作用来实现化合物的分离。
而质谱（MS）则是一种基于化合物的质量与电荷比（m/z）来确定化合物结构和组成的方法。
质谱利用化合物在质谱仪内的质荷比来生成化合物的质谱图谱，从而实现化合物的鉴定和定量分析。
LC-MS联用技术的基本原理是将液相色谱与质谱相连接，通过在液相色谱柱出口处将待分析的化合物分子引入质谱仪中进行分析。
这样一来，通过液相色谱对样品进行分离，可以避免复杂样品矩阵的干扰，并使待分析化合物逐一进入质谱仪进行离子化和探测。
质谱仪将产生的质谱信号转化为质谱图谱，进而进行化合物的鉴定和定量分析。
整个过程中，液相色谱和质谱的运行参数需要相互匹配和优化，以保证良好的分离效果和质谱信号。
LC-MS联用技术具有许多优点。
首先，它能够提供化合物的分离和结构信息，有效地应对样品复杂性的挑战。
其次，它能够对目标化合物进行快速定性和定量分析，为化合物的鉴定和生物活性评估提供支持。
此外，LC-MS联用技术还具有高灵敏度、高选择性和高分辨率的特点，可以检测并鉴定一些浓度较低的化合物，如药物代谢产物和生物标志物。
此外，LC-MS联用技术还适用于多种化合物类别的分析，如有机物、无机物、生物大分子和药物等。
在实际应用中，LC-MS联用技术被广泛用于药物研究和开发、环境监测、食品安全和生物科学等领域。
例如，在药物研究中，LC-MS联用技术可以用于药物的代谢研究、药物动力学研究、药物质量控制和药物残留分析等。
化学实验中的常见质谱联用分析方法
化学实验中的常见质谱联用分析方法质谱联用分析方法（Mass Spectrometry Coupled Techniques）是一种常见的化学实验技术，它以质谱仪为核心设备，结合其他分析方法使其分析能力更强大。
在化学实验中，质谱联用分析方法被广泛应用于样品的成分分析、结构鉴定以及定性与定量分析等领域。
本文将介绍几种常见的化学实验中常用的质谱联用分析方法。
1. 气相色谱-质谱联用分析法（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）气相色谱-质谱联用分析法是一种常见且常用的质谱联用分析方法。
该方法将气相色谱仪与质谱仪联接在一起，先将待测样品在气相色谱柱中进行分离，然后通过质谱仪进行进一步的检测和分析。
气相色谱-质谱联用分析法具有分离和鉴定能力强、分析速度快、选择性高等特点。
在有机化学研究、环境分析以及药物代谢等领域得到了广泛应用。
2. 液相色谱-质谱联用分析法（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）液相色谱-质谱联用分析法是另一种常见的质谱联用分析方法。
该方法将液相色谱仪与质谱仪联接在一起，先将待测样品在液相色谱柱中进行分离，然后通过质谱仪进行进一步的检测和分析。
液相色谱-质谱联用分析法具有对极性、疏水性样品的分析能力强、选择性高以及灵敏度高等特点。
在生物分析、食品安全检测以及药物代谢动力学研究等领域得到了广泛应用。
3. 气相色谱-液相色谱质谱联用分析法（Gas Chromatography-Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，GC-LC-MS）气相色谱-液相色谱质谱联用分析法是一种综合利用了气相色谱、液相色谱以及质谱联用的分析方法。
该方法通常用于复杂样品的分析，能够实现对不同组分的分离并进行准确鉴定。
气相色谱-液相色谱质谱联用分析法在环境污染物检测、药物代谢及天然产物研究等方面具有重要应用价值。
质谱及联用技术
2、液相色谱质谱联用
• 真空度匹配：现有商品化的液质联用仪器都设计 增加了真空泵的抽速，并采用分段多级抽真空的 方法来满足质谱的要求。 • 接口技术：HPLC的质量流量比常规质谱所能处 理的流量高2-3个数量级 如何在不分解的情况下蒸发非挥发性 及热不稳定性的物质。
1、进样系统
质谱仪器只能分析和检测气相中的离子。
• 储罐进样：用作质量标定的全氟三丁胺等 • 探头进样：合成的“纯”物质等 • 色谱进样：复杂混合物分析
2、离子源
• 电子轰击（EI）：使用具有一定能量的电 子直接作用于样品分子，使其电离。电力 效率高，保证了高灵敏度和高分辨率。
• 化学电离（CI）：引入大量试剂气，样品 分子与电离电子不发生作用。软电离，对 于热不稳定样品的电离很有意义。
我国质谱的发展历史
上世纪50年代末，配合我国核能研究的发展，几
位自前苏联回国的留学生带回了质谱分析技术 我国的质谱技术开始时期主要在同位素分析方面 开展工作，后来延伸到地质勘探部门。 有机质谱技术起步晚，直至1980年全国质谱学会 在杭州成立。
突出特点（与核磁、红外、紫外相比）
1. 质谱法是唯一可以确定分子质量的方法 2. 灵敏度高，样品用量少 通常只需微克级样品，检出限可达10-14 g 3. 应用范围广 质谱仪种类很多，应用范围广，可进 行同位素分析，也可进行化学分析，可进 行无机成分、有机结构分析 被分析对象：气体、液体、固体
曲率半径： R= (m ) / e H0
质谱方程式：m/e = (H02 R2) / 2V 离子在磁场中的轨道半径R取决于： m/e 、 V
气相色谱质谱联用的原理及应用
目前，GC-MS技术已经广泛应用于各个领域，如食品、药品、环境监测、生物医学等。随着科技的不断进步， GC-MS技术也在不断发展，如提高检测灵敏度、降低检测限等。
未来发展趋势
自动化和智能化
随着机器人技术和人工智能的发展， 未来GC-MS技术将更加自动化和智能 化，提高分析效率和质量。
微型化和便携化
与液相色谱技术结合
通过与液相色谱技术结合，气相色谱质谱联用技术可以实 现对复杂样品中极性化合物、热不稳定化合物等的有效分 联用技术还可以与光谱技术（如红外光谱、 拉曼光谱等）结合，实现对化合物结构信息的获取，提高 鉴定的准确性。
技术在各领域的应用拓展
环境监测领域
特点
GC-MS具有高分离效能、高灵敏度、 高可靠性等优点，广泛应用于化学、 生物、环境等领域。
发展历程与现状
发展历程
自20世纪50年代气相色谱技术的发明以来，经过多年的发展，气相色谱技术逐渐成熟。1957年，美国科学家斯 宾塞和雷德首次将质谱仪与气相色谱仪联用，实现了对复杂混合物的分离和检测。经过60多年的发展，GC-MS 技术已经成为一种成熟的分析方法。
THANKS
感谢观看
水质检测
通过气相色谱质谱联用技术可以 检测水中的农药残留、重金属、 内分泌干扰物质等有害物质，保 障水质安全。
在食品检测中的应用
食品添加剂的检测
气相色谱质谱联用技术可以用于检测食品中的防腐剂、色素、抗氧化剂等添加 剂，确保食品的安全性。
农药残留的检测
该技术可以检测果蔬、谷物等农产品中的农药残留，保障消费者的健康权益。
气相色谱质谱联用技术可用于环 境样品中挥发性有机物、半挥发 性有机物等的检测，为环境监测
提供有力支持。
医学液相色谱质谱联用技术课件
01.
0ห้องสมุดไป่ตู้.
03.
04.
目录
液相色谱质谱联用技术简介
液相色谱质谱联用技术的操作步骤
液相色谱质谱联用技术的应用实例
液相色谱质谱联用技术的发展趋势
技术原理
01
液相色谱质谱联用技术是一种将液相色谱和质谱技术相结合的分析方法
03
液相色谱质谱联用技术可以同时分析样品中的多种化学成分，提高分析效率
02
食品安全
2
检测食品中的重金属污染
3
检测食品中的微生物污染
1
检测食品中的农药残留
4
检测食品中的添加剂滥用
技术革新
仪器设备的更新换代：更高灵敏度、更高分辨率的仪器设备不断涌现
软件技术的发展：数据分析软件和自动化控制软件的发展，提高了分析效率和数据处理能力
检测方法的改进：新的检测方法不断出现，提高了检测效率和准确性
02
药物质量控制：检测药物的纯度和质量标准
03
药物代谢研究：研究药物在体内的代谢过程和代谢产物
04
药物相互作用研究：研究药物与药物、药物与食物之间的相互作用
环境监测
应用领域：环境监测、食品安全、药物分析等
技术原理：利用液相色谱分离样品，质谱检测分析
应用实例：监测水质、土壤、大气等环境污染物
优势：灵敏度高、选择性好、分析速度快、自动化程度高
3
应用领域
生物分析：蛋白质、多肽、核酸等生物大分子分析
04
食品分析：食品添加剂、农药残留、兽药残留等分析
03
环境分析：水质、土壤、大气等污染物分析
02
药物分析：药物成分分析、药物代谢研究等
01
样品前处理
液相色谱质谱联用技术
液相色谱质谱联用技术液相色谱质谱联用技术是一种技术，用于分析复杂的有机混合物，是一种逐一分析各组分的精细技术。
它结合了液相色谱（LC）和质谱（MS）两种分析技术的优点，以不同的方式实现组分分析，从而实现快速、准确的分析结果。
液相色谱-质谱联用的基本原理是，通过安装LC和MS两种仪器，将LC和MS接在一起并进行实验，即可实现快速准确地对受检物质中每个组分进行分析。
在液相色谱实验中，样品被色谱溶剂介质溶解，然后经过柱头洗脱，各组分根据其溶解性差别，被分离分馏，形成一系列的混合某种特征的离子。
这些离子被装入到质谱仪，质谱仪工作时可以将各组分根据其分子质量分离出来，从而得到分析结果。
液相色谱质谱联用技术的主要优点是：1）该技术可以快速准确地进行复杂物质的分析，实现节省分析时间；2）相比单独使用LC或MS技术，该技术能够更好地满足分析复杂混合物的需要，具有分离性优异的特点；3）可以根据实验需要，灵活改变实验参数，以获得更准确和更强的分析结果；4）节省空间，降低实验成本，可以使一台设备同时完成LC和MS两种实验。
液相色谱质谱联用技术广泛应用于药物研究，食品安全检测，环境毒理学研究，农业生物学实验，化学和农业分析，生命科学和分子生物学等多个领域。
它在分析有机混合物，环境毒理学分析以及食品安全检测方面都发挥了良好的作用。
但是，液相色谱质谱联用技术也存在着一定的不足，如果仅靠一种分析技术，则很难获得完整的分析信息，另外，该技术的设备很复杂，费用较高，对操作人员的技术需求较高，不适合老练科研人员。
总之，液相色谱质谱联用技术是一种实用先进的分析技术，可以快速准确地分析复杂有机混合物，在药物分析、环境毒理学研究和食品安全检测等方面均有广泛应用。
但是，也存在一定不足，希望能有更多更好的技术来改善它。
《质谱联用技术》课件
毛细管电泳-质谱联用（CE-MS）
总结词
毛细管电泳-质谱联用技术是一种将毛细管电泳分离与质谱检测相结合的方法，用于分析离子型化合 物和生物分子。
详细描述
CE-MS技术利用毛细管电泳的分离能力将复杂的有机混合物分离成单一组分，然后通过质谱检测器对 每个组分进行定性和定量分析。该方法广泛应用于蛋白质组学、药物代谢、环境监测等领域。
THANKS
05
质谱联用技术的发展趋势与 展望
提高检测灵敏度与特异性
1 2
研发新型离子源
通过改进和优化离子源，提高离子化效率和传输 效率，降低背景干扰，从而提高检测灵敏度。
采用高分辨率和高精度质谱技术
利用高分辨率和高精度质谱技术，能够更精确地 测定离子的质量和电荷状态，从而提高特异性。
3
开发新型检测器
新型检测器具有更高的检测灵敏度和更低的噪音 水平，能够进一步提高检测的特异性。
质谱联用技术的发展历程
1940年代
质谱技术的诞生，主要用于元素和同 位素的分析。
1960年代
随着科技的不断进步，质谱联用技术 不断发展，出现了许多新的技术和方 法，如串联质谱、质谱成像等。
1950年代
出现了气相色谱-质谱联用技术，实 现了复杂样品中化合物的分离和鉴定 。
1970年代至今
出现了液相色谱-质谱联用技术，进 一步拓展了质谱联用技术的应用领域 质辅助激光解吸电离质谱是一种软电离质谱技术，通过激光解吸离子化样品，适用于分析大分子、聚合物和生 物组织等。
详细描述
MALDI-MS技术利用激光能量将样品从基质上解吸并离子化，然后通过质谱检测器进行检测。该方法广泛应用于 蛋白质组学、生物医学、药物研发等领域，用于蛋白质、多肽、核酸等生物分子的分析。
(完整word版)气相色谱-质谱联用技术..
气相色谱-质谱联用技术气相色谱-质谱联用技术，简称质谱联用，即将气相色谱仪与质谱仪通过接口组件进行连接，以气相色谱作为试样分离、制备的手段，将质谱作为气相色谱的在线检测手段进行定性、定量分析，辅以相应的数据收集与控制系统构建而成的一种色谱-质谱联用技术，在化工、石油、环境、农业、法医、生物医药等方面，已经成为一种获得广泛应用的成熟的常规分析技术。
1、产生背景色谱法是一种很好的分离手段，可以将复杂混合物中的各种组分分离开，但它的定性、鉴定结构的能力较差，并且气相色谱需要多种检测器来解决不同化合物响应值的差别问题；质谱对未知化合物的结构有很强的鉴别能力，定性专属性高，可提供准确的结构信息，灵敏度高，检测快速，但质谱法的不同离子化方式和质量分析技术有其局限性，且对未知化合物进行鉴定，需要高纯度的样本，否则杂质形成的本底对样品的质谱图产生干扰，不利于质谱图的解析。
气相色谱法对组分复杂的样品能进行有效的分离，可提供纯度高的样品，正好满足了质谱鉴定的要求。
气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass sepetrometry , GC-MS）技术综合了气相色谱和质谱的优点，具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度、强鉴别能力。
GC-MS可同时完成待测组分的分离、鉴定和定量，被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定。
2、技术原理与特点气相色谱技术是利用一定温度下不同化合物在流动相（载气）和固定相中分配系数的差异，使不同化合物按时间先后在色谱柱中流出，从而达到分离分析的目的。
保留时间是气象色谱进行定性的依据，而色谱峰高或峰面积是定量的手段，所以气相色谱对复杂的混合物可以进行有效地定性定量分析。
其特点在于高效的分离能力和良好的灵敏度。
由于一根色谱柱不能完全分离所有化合物，以保留时间作为定性指标的方法往往存在明显的局限性，特别是对于同分异构化合物或者同位素化合物的分离效果较差。
质谱技术是将汽化的样品分子在高真空的离子源内转化为带电离子，经电离、引出和聚焦后进入质量分析器，在磁场或电场作用下，按时间先后或空间位置进行质荷比（质量和电荷的比，m/z）分离，最后被离子检测器检测。
质谱及其联用技术讲义
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Ne同位素的存在 采用电子轰击技术使分子离子 制得了第一台速度聚焦质谱仪。并用于发现同位素、测定相 对原子质量，因而于1922年获得诺贝尔化学奖。 研制成功扇形磁场单聚焦质谱仪。
质谱仪器开始商品化并广泛用于各类有机物的结构分析 。
真空系统
进样系统
离子源
质量分析器
检测器
加速区
3.1 真空系统
质谱仪中所有部分均要处于高度真空的条件下(10-4-10-6P a), 其作用是减少离子碰撞损失。真空度过低，将会引 起： • a）大量氧会烧坏离子源灯丝； • b）引起其它分子离子反应，使质谱图复杂化； • c）干扰离子源正常调节；
• d）用作加速离子的几千伏高压会引起放电。
质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子碎片，于磁场中按质荷比 (m/z)大小分离并记录的分析方法。
2.2 质谱分析过程可简单描述为：
其中，z为电荷数，e为电子电荷，U为加速电压，m为碎片质量，V为电 子运动速度。
3 质谱仪的组成
质谱仪一般由进样系统、离子源、质量分析器、真空系统 和检测系统构成。
4.3毛细管电泳－质谱联用
CE的高效分离能力与MS鉴定结构 能力的有机结合
若实现毛细管电泳--质谱联用，须解决的问题：
④CE分离工作大都 是使用磷酸盐Байду номын сангаас冲 溶液来完成，与MS 联用时，只能用易 挥发盐的缓冲盐溶 液。
①电压匹配问题。
②CE是依赖电渗作 为流体的动力，若 与质谱联接时，质 谱的高真空与CE造 成的真空差，将会 引起CE的电渗流的 扰动，破坏分离。
50年代初：
液相色谱质谱联用的原理详解ppt课件
ESI是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化 合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性 强的有机化合物。
ESI的最大特点是容易形成多电荷离子。目前采用电喷雾 电离，可以测量大分子量的蛋白质。
7
大气压化学电离源(APCI)
APCI喷嘴的下游放置一个 针状放电电极，通过放电电 极的高压放电，使空气中某
4.流量和色谱柱的选择
不加热ESI的最佳流速是1—50ul／min，应用 4.6 mm内径LC柱时要求柱后分流，目前大多采 用 l—2.1 mm内径的微柱，TIS源最高允许lml ／min，建议使用200—400ul／min
APCI的最佳流速～lml／min，常规的直径4.6mm 柱最合适。
为了提高分析效率，常采用＜ 100 mm的短柱 （此时UV图上并不能获得完全分离，由于质谱 定量分析时使用MRM的功能，所以不要求各组分 没有完全分离）。这对于大批量定量分析可以 节省大量的时间。
9
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。
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，对热不稳定的化 合物就足以使其分解.
一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散 泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获 得更高的真空度。
4
离子源
离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品 信息的离子。
1.质谱检测的是离子 2.离子源=接口
5
电喷雾电离（ESI）
ESI是近年来出现的一种新的电离方式。它主要应用于液相色谱-质谱 联用仪。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；从而雾化、蒸发溶剂、阻止中性溶剂分子进入后端检测。
色谱质谱联用技术
色谱质谱联用技术色谱质谱联用技术是分析化学领域中较为成熟的联用技术之一。
该技术结合了色谱和质谱两种分析方法，弥补了它们本身的缺陷，同时提高了样品的检测灵敏度和分析能力。
本文将简要介绍色谱质谱联用技术的工作原理、分类和应用等方面。
一、工作原理色谱质谱联用技术的工作原理是将色谱分离的化合物经过前处理后送入质谱分析器进行检测。
具体操作步骤如下：1. 样品制备：将待检测的样品进行前处理，如固相萃取、溶剂萃取、化学反应等，以提高样品的纯度和富集度，使得检测结果更为准确。
2. 色谱分离：将前处理完成的样品注入色谱柱中进行分离。
色谱分离的选择因样品性质和所需分离精度不同而不同，例如气相色谱（GC）适用于描记化合物，液相色谱（LC）适用于生物大分子等。
3. 质谱分析：利用高速质谱扫描特性和在线分子离子诱导撞击电离（MIKES）等多种离子化技术进行离子产生，然后在离子束中进行质量分析，确定化合物的质量和结构。
4. 数据处理：将得到的质谱图和色谱图进行整合，即可得到样品中各化合物的相对含量、质量等信息。
二、分类颇受欢迎的色谱质谱联用技术有两种不同的模式：在线联用和离线联用。
在线联用是指色谱仪与质谱仪相连而形成一个单一的系统。
在在线联用中，在样品分离时即使离子化并进行质谱分析，因而可以直接获取特定化合物的相对含量和结构信息。
离线联用则是指从色谱柱中收集或者剪切分离出来的样品，对其进行离子化，然后通过质谱进行分析。
离线联用可以采用各种类型的色谱装置，不限制离子化的时间，因此更为灵活多变，适用于对化合物分离的要求较高的样品。
三、应用色谱质谱联用技术在食品、环境、药品、化妆品等领域得到了广泛应用，特别是在生物医学领域发挥重要作用。
例如在新药研发中，色谱质谱联用技术可以用来分析药物代谢产物，以评估其毒性。
在食品检测中，这种技术可以用于检测食品中的致癌物、残留农药等有害物质。
在环境监测中，可以用于检测大气中的有害气体、水中的微量污染物等。
质谱法及其联用技术
CH5 + + M
CH4 + MH+
特点：
❖属于软电离，得到一系列准分子离子（M+1） +， （M-1）+， （M+2）+等等； ❖CI源的的碎片离子峰少，图谱简单，易于解释； ❖不适于难挥发成分的分析。
（3）电喷雾源(electronspray ionization ESI)
结构：喷嘴，雾化气，干燥气 原理：喷雾 蒸发 电压
– 准分子离子峰
• 碎片离子峰
– 重排离子峰 – 亚稳离子峰
分子离子峰
• M ＋e→ M+＋2e • M+称为分子离子或母离子(parrent ion）
，相应的质谱峰称为分子离子峰。 • 准分子离子峰
– [M+H]+,[M-1等等]
同位素离子峰
• 由于同位素的存在，可以看到比分子离子
峰大一个质量单位的峰；有时还可以观察
1、 真空系统 离子源的真空度应达到10-3-10-5 Pa， 质量分析器应达到10-6 Pa。 真空装置： 机械真空泵 扩散泵 分子涡轮泵
2、样品引入系统 气体——直接导入或用气相色谱进样 液体——加热汽化或雾化进样 固体——用直接进样探头
直接探针进样
▪对于蒸汽压低的样品进行衍生化后进样
例如：葡萄糖变成三甲基硅醚的衍生物
3、 离子源(ion source)
电子电离源(electron ionization EI) 化学电离源(chemical ionization CI) 快原子轰击(fast atom bombardment FAB) 电喷雾源(electronspray ionization ESI) 大气压化学电离（atmospheric pressure chemical ionization APCI) 基质辅助激光解吸电离（matrix assisted laser Desorption ionization MALDI)
有机化学中的质谱与质谱联用技术
有机化学中的质谱与质谱联用技术质谱（Mass Spectrometry，简称MS）是一种常用的分析技术，可以用来确定化合物的分子量和分子结构，以及鉴定化合物的组成和结构。
在有机化学领域，质谱技术被广泛应用于分析有机化合物，其与其他分析技术的联用更能提高分析的准确性和灵敏度。
一、质谱技术质谱是一种基于离子化、分离和检测的技术，它通过将样品中的化合物转化为离子，然后根据离子在磁场中的漂移速度或质荷比来确定样品的组成和结构。
质谱仪由离子化装置、质量分析器和检测器组成。
1. 离子化装置离子化装置有多种类型，常用的有电子轰击离子化（Electron Impact，EI）、化学电离（Chemical Ionization，CI）、电喷雾离子化（Electrospray Ionization，ESI）和大气压化学电离（Atmospheric Pressure Chemical Ionization，APCI）等。
不同的离子化方法适用于不同类型的化合物。
2. 质量分析器常见的质量分析器有磁扇质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪等。
这些质量分析器都可以将离子按质荷比分离开来，并通过检测器进行检测。
3. 检测器常用的检测器有离子监测器和质谱图仪。
离子监测器可根据离子的信号强度确定样品中组分的含量，而质谱图仪则可以用来分析离子的相对丰度和质荷比。
二、质谱在有机化学中的应用质谱技术在有机化学中有广泛的应用，其中包括结构鉴定、反应机理研究和定量分析等方面。
1. 结构鉴定质谱技术可以通过测量分子离子峰（M+）和特征碎裂峰，来确定化合物的分子量和分子结构。
通过对碎裂峰的分析，可以确定有机化合物中的官能团和碳骨架结构，从而推断出分子的化学结构。
2. 反应机理研究质谱技术能够提供有机反应机理的关键信息，通过分析化合物的碎裂规律和离子信号强度变化，可以推测反应中的中间体和过渡态，从而揭示反应的具体机理。
3. 定量分析质谱联用技术可以实现对有机化合物中特定成分的定量分析。
质谱及其联用技术讲解
生碎裂，生成碎片离子。
最常用的轰击电子能量为70eV
有机分子电离、碎裂示意图
ABC+ + D · AB+ + C
A+ + B
ABCD ＋ e
－2e ABCD+ · (分子离子)
(气态分子) (70eV)
ABC ·+ D+ AB++CD · AD+ ·+BC …
大部分有机物的电离电位为 103eV，如：甲烷为13.1eV, 苯为9.24eV, 所以分子离子有较多剩余能量，能产生丰富的碎 片离子。
离子的主要类型
分子离子 碎片离子 同位素离子 多电荷离子 负离子 离子－分子反应产生的离子 亚稳离子
分子离子（M + · ）
是分子失去一个价电子而生成的离子。
是奇电子离子。
最重要的一种离子，其质荷比为分子 量，分子离子是所有碎片离子的先驱。
注意：并非所有的有机物的电子轰击 质谱分子离子峰都能出现。
原子
m/z 84符合分子离子峰的判断标准，但 实际上不是分子离子峰，而是己醇的分 子离子峰脱去一分子水生成的碎片离子。
分子离子的丰度与化合物类型匹配
分子离子的丰度主要取决与它的稳定 性。 各类有机物分子离子稳定性顺序如下：
芳香族化合物、共轭烯烃、脂环化合物、 硫醚、直链烃、硫醇、酮、胺、酯、 醚、羧酸、支链烃和醇。
50(3)
52(1)
对于含有多个氯或溴原子的化合物，其质谱分
子离子区域间隔两个质量数的质谱峰丰度比用
二项式(a+b)n展开来计算，式中a,b为两种同位 素的丰度，对氯来说a=3,b=1;对溴来说 a=1,b=1;n为氯，溴原子的个数。如含两个氯时： (a+b)n= (3+1)2=32+2x3+1 即 9：6：1
质谱联用技术
❖ 肽类激素和有关的化合物 目的：增加肌肉强度和块头，增加承受力 用途：各种运动项目；例如，生长激素和因子被用于高强度 运动和强壮身体，促红细胞增长素（EPO）用于增加耐力， 如自行车和长跑项目 分析仪器：液相色谱，质谱和酶联免疫；药物滥用准确确认 比较困难，因为人体自然就有此类化合物 化合物举例：人生长激素（HGH）和促红细跑生长素（ EPO）
2、扫描速度
❖ 没与色谱仪联接的质谱计一般对扫描速度要 求不高。和气相色谱仪联接的质谱计，由于气相 色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间。一个完整的色 谱峰通常需要至少 6个以上数据点。这样就要求 质谱仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内 完成多次全范围的质量扫描。另一方面，要求质 谱计能很快地在不同的质量数之间来回切换，以 满足选择离子检测的需要。
三、GC-MS分析得到的主要信息： ❖ 样品的总离子色谱图；
❖ 样品中每一个组分的质谱图；
❖ 每个质谱图的检索结果。
❖ 此外，还可以得到质量色谱图、三维色谱质 谱图等。对于高分辨率质谱计，还可以得到 化合物的精确分子量和分子式。
总离子色谱图 （TIC）
总离子色谱图的横坐标是出峰时间，纵坐标是峰高。 图中每个峰表示样品的一个组份，由每个峰可以得到相应化合物的质谱 图。 峰面积和该组份含量成正比，可用于定量。
❖ 总离子色谱图是将每个质谱的所有离子加 合得到的。同样，由质谱中任何一个质量的离 子也可以得到色谱图，即质量色谱图。质量色 谱图是由全扫描质谱中提取一种质量的离子得 到的色谱图，因此，又称为提取离子色谱图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
必须是一个奇电子离子； 分子离子的质量奇偶性必须符合氮规则；
用温和的、低能量的方式使分子电离，实现分子量测定的 目的，如CI、FI。 使液、固样品不经气化直接电离，解决难挥发、热不稳定 样品的测定，如FD、FAB等。
脯氨酸的EIMS和CIMS比较
离子的分离原理
基于不同质荷比的离子在磁场或电场作用下 有不同的行为。离子按质荷比分离是在质量 分析器中进行的。 质量分析器的种类： 磁偏转质量分析器 四极滤质器 离子阱质量分析器 飞行时间质谱 离子回旋共振质谱
离子的主要类型
分子离子 碎片离子 同位素离子 多电荷离子 负离子 离子－分子反应产生的离子 亚稳离子
分子离子（M + · ）
是分子失去一个价电子而生成的离子。
是奇电子离子。
最重要的一种离子，其质荷比为分子 量，分子离子是所有碎片离子的先驱。
注意：并非所有的有机物的电子轰击 质谱分子离子峰都能出现。
碎片离子
由 M +· 或碎片离子裂解产生； 数量多，并提供丰富的结构信息； 通过离子碎裂机理对碎片离子和分
子结构的关系进行研究。
同位素离子
由元素的稳定天然同位素产生
在质谱中规定以元素最大丰度的同位素质量计算分子 离子和碎片离子的质荷比，其他同位素组成的离子称为同 位素离子 在组成有机化合物的常见元素中，最大丰度的同位素是 质量最小的，所以在质谱图中同位素离子都出现在分子离 子或碎片离子峰的高质量一侧。
其他电离技术
（统称为“软电离技
术” ）
化学电离法（CI） 场致电离法（FI）和场解吸电离法（FD） 快原子轰击法(FAB)和二次离子质谱法 (SIMS) 基质辅助激光解吸电离法(MALDI) 大气压电离法（包括大气压化学电离法 (APCI)和电喷雾电离(ESI)）
样品的电离
软电离技术的特点：
碎裂机理的重要手段，能指示发 生碎裂的离子与产物离子之间的
关联。
常规的EI谱图中最常见到的只 有七种离子中的三种—分子离子、 碎片离子和同位素离子。有许多化 合物，如支化度高的烷烃、叔醇、 多元醇、缩醛等连分子离子都不出 现。
分子离子峰的判别
解析时假设谱图中最高质荷比的离子为分子 离子（不考虑同位素离子及离子分子反应生成的 离子），然后用判别标准一一衡量，如果不符合 任一标准肯定不是分子离子，如果都符合，则它 可能是分子离子。 分子离子的判别标准
质谱的基本原理和仪器
样品的电离---电离方式 离子的分离 离子的检测与记录 质谱仪器的基本结构
样品的电离
电子轰击电离法（Electron Impact, EI）
利用一定能量的电子与气相中的样品分子相
互作用（“轰击”），使分子失去价电子电
离成分子离子，当分子离子具有的剩余能量
大于其某些化学键的键能时，分子离子便发
生碎裂，生成碎片离子。
最常用的轰击电子能量为70eV
有机分子电离、碎裂示意图
ABC+ + D · AB+ + C
A+ + B
ABCD ＋ e
－2e ABCD+ · (分子离子)
(气态分子) (70eV)
ABC ·+ D+ AB++CD · AD+ ·+BC …
大部分有机物的电离电位为 103eV，如：甲烷为13.1eV, 苯为9.24eV, 所以分子离子有较多剩余能量，能产生丰富的碎 片离子。
质
谱
质谱法是有机物结构分析的最重要方法之一
测定有机物的准确分子量；
提供分子式和其他结构信息；
GC－MS，LC－MS联用技术解决了复杂 有机混合物的快速分离和定性鉴定；
“软电离”技术可测定生物大分子准确 分子量以及蛋白质中氨基酸序列等； 灵敏度远高于其他结构分析方法。
什么是质谱
以某种方式使有机分子电离、碎裂，然后按质荷
质谱仪器的基本结构
分子电离、碎 裂 离子的生成 进样系统 离子源 离子 按m/z分离 离子检测、 记录
质量分析器
离子 检测系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
真空系统
质谱仪器对真空的要求
质谱仪内的气压：10－4～10－6Pa
要求高真空的原因：
避免离子与其他粒子碰撞而改变运动轨道 或能量及动量的变化；
避免发生离子－分子反应； 防止电子轰击离子源中的灯丝烧断。
比（m/z）大小将生成的各种离子分离，检测其强度， 并依次排列成谱，这种研究物质的方法叫做质谱
（Mass Spectrometry, MS）。
分子的电离 和碎裂 （离子生成） 离子按 质荷比分离 离子的 检测记录
质谱的表示方法
基峰
正戊烷的电子轰击质谱图
质谱表示方法
正戊烷的电子轰击质谱表
离子质荷比 （m/z） 15 26 27 28 29 30 39 40 相对强度 (%) 3.2 2.8 35 4.3 30 1.7 12 1.3 离子质荷比 (m/z) 41 42 43 44 57 58 72 73 相对强度 (%) 50 68 100 3.5 15 1.1 9 0.5
离子-分子反应生成的离子
在正常的EI条件下不会发生，但进样量大
时离子源局部地区可能出现浓度过大，发生 离子-分子碰撞，生成一个较重的离子，这个
离子称为离子-分子反应生成的离子
在EI时，应避免这类离子的产生；而CI-MS 正是利用离子-分子反应使样品分子电离。
亚稳离子
是相对稳定离子和不稳定离
子而言的，亚稳离子是研究质谱
通过测定同位素离子峰与分子离子峰的相对强度来推算 分子离子的元素组成
多电荷离子
某些非常稳定的分子能够失去两个甚 至更多电子，生成双电荷离子或多电荷
离子。
负离子
通过电子捕获及电离时形成离子对等
机理产生的
带负电荷的离子； 在EI时，负离子的丰度约是正离子的10 －4，常规质谱研究正离子； 在CI-MS中，含电负性原子的化合物负 离子产率很高，可以利用。
EI的特点：
方法成熟，是经典、常规的有机物电离方法。已积累了数
万张标准谱图； 碎片离子提供丰富的结构信息；
灵敏度高，能检测纳克（ng）级样品；
相对其他质谱电离技术，重复性好； 离子源的结构简单，操作方便，是商品质谱计的基本配置。
70eV轰击能量使部分化合物分子离子峰信号太弱或不出现；
要求样品先气化然后才能电离，限制了应用范围。