分析化学 中分 第六章 联用技术
分析化学中的联用技术和发展现状
分析化学中的联用技术和发展现状张自强（华中农业大学理学院湖北武汉430070）摘要：分析仪器的联用可以是两种光谱技术的联用、两种色谱技术的联用或者是分离技术与光谱技术的联用。
常见的联用技术包括GC-MS、LC-MS、ICP-MS、ICP-AES。
关键字：分析仪器联用技术色谱分离检测接口技术1.引言联用技术，顾名思义，联用技术就是将两台仪器结合到一起使用的技术，以便得到一种更快捷、更有效的分析工具，来探索只应用一种技术无法获取的信息。
人类进入21 世纪，科学技术高度发展，先进的分析仪器不断涌现，每一类分析仪器在一定范围内起独特作用，如色谱作为一种分析方法，其最大特点在于能将一个复杂的混合物分离为各自单一组分，但它的定性、确定结构的能力较差，而质谱（MS）、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、等离子体发射光谱（ICP一AES）和核磁共振波谱（NMR）等技术对一个纯组分的结构确定较容易。
因此，只有将色谱、固相（微）萃取、膜分离等分离技术与质谱等鉴定、检测仪器联用才能得到一个完整的分析，取得丰富的信息与准确的结果。
分析仪器联用是非常热门的技术，广泛用于各领域，并发挥重要作用。
随着新物质不断出现，以及科技的进步，对分析工具的技术要求更高，仪器联用将发挥重要的作用。
本文对分析仪器的联用技术做了一个较为完整的总结，并且对其发展前景做了简单的展望。
2.常见的联用技术分析仪器的联用可以是两种光谱技术的联用、两种色谱技术的联用或者是分离技术与光谱技术的联用。
常见的联用技术包括GC-MS、LC-MS、ICP-MS、ICP-AES，其他联用技术还有IC-MS、IC-AES、LC-AES、GC-AAS、IC-AAS、LC-AAS、HPLC-FTIR、GC-FTIR。
此外还有超临界流体萃取联用技术、热重分析与质朴分析联用技术以及色谱-核磁共振波谱联用技术等。
目前，色谱-核磁共振波谱联用技术还不成熟，应用较少。
2.1 气相色谱一质谱（GC一MS）联用技术GC一MS 联用，其GC部分用来分离多组分的混合污染物，而MS 部分则对各组分进行分析。
联用技术——精选推荐
LC-MS联用在药物分析中的应用摘要：液质联用技术是20世纪70年代发展起来的一门综合性分析技术，LC的高分离效能与MS的高灵敏度、高选择性使之成为药物研究中强有力的工具。
该技术具有高分离能力、高灵敏度、应用范围广和极强的专属性等特点。
液相色谱-质谱在接口技术方面取得了很大进展，且随着该技术的不断完善使液质联用技术在药物分析占据越来越重要的地位。
作为一种具有应用前景的检测方法，HPLC - MS联用技术在药学领域中已得到广泛应用。
本文主要介绍近年来该技术的研究进展以及高效液相-质谱联用技术在药物分析中的最新应用进展。
关键词：液相色谱-质谱联用技术药物分析应用Application of LC-MS Methode for Pharmaceutical AnalysisAbstract：Liquid chromatography-mass spectrometry is regarded as an important technology in drug research. It is characterized by its high separating efficiency, good sensitivity and strong specificity. HPLC - MS has made great progress in interface technology and this technique is being constantly completed. The coalition of HPLC and MS will play more and more important role in Pharmaceutical analysis. As a very promising detection method, HPLC-MS technology has been widely used in the pharmaceutical field. This paper mainly recommend the recent research progress of LC - MS technology and its application in pharmaceutical analysis.Keywords：LC /MS; Pharmaceutical analysis; Application液质联用( LC - MS)又叫液相色谱-质谱联用技术，它以液相色谱作为分离系统，质谱为检测系统。
气相色谱质谱联用技术在分析化学中的应用
气相色谱质谱联用技术在分析化学中的应用气相色谱质谱联用技术（GC-MS）是一种高效而强大的分析方法，广泛应用于分析化学领域。
该技术结合了气相色谱和质谱两种分析方法的优势，能够提供更准确、更灵敏的分析结果。
本文将详细介绍气相色谱质谱联用技术在分析化学中的应用。
一、GC-MS原理气相色谱质谱联用技术是通过将气相色谱仪和质谱仪连接在一起实现的。
气相色谱仪通过分离样品中的化学成分，将其转化为单个化合物分子，并将其引入质谱仪进行离子化和质谱分析。
质谱仪则通过测量样品中离子的质量和相对丰度来确定其组成。
这种联用技术的原理为分析化学提供了强大的工具。
二、GC-MS应用于环境分析GC-MS在环境分析中发挥着重要作用。
例如，它可以用于检测有机污染物，如农药、挥发性有机化合物和多环芳烃等。
通过GC-MS，我们可以分离出样品中的各种有机物，并通过质谱分析确认它们的结构和相对浓度。
这对于环境监测和污染防治具有重要意义。
三、GC-MS应用于食品安全食品安全一直是人们关注的焦点之一。
GC-MS在食品安全领域的应用可以检测食品中的残留有害物质，如农药残留、食品添加剂和有毒物质等。
通过GC-MS的分析，我们可以准确地测定这些有害物质的含量，并评估其对人体健康的潜在风险。
这有助于确保食品的质量和安全。
四、GC-MS应用于药物分析GC-MS还被广泛应用于药物分析领域。
通过该技术，我们可以对药物的成分进行分析、鉴定和定量。
例如，GC-MS可以用于检测药物中的杂质和附加物，以确保药物的纯度和质量。
此外，该技术还可用于药代动力学研究和药物代谢产物的分析。
五、GC-MS应用于疾病诊断GC-MS在疾病诊断方面也发挥着重要作用。
通过分析人体样品，如血液、尿液和呼气等，我们可以寻找和鉴定与不同疾病相关的代谢产物。
这些代谢产物的变化可以作为疾病的标志物，帮助医生进行早期诊断和治疗。
因此，GC-MS在临床医学中具有重要的应用前景。
六、GC-MS在科学研究中的应用除了上述领域，GC-MS还广泛应用于科学研究中。
色谱分析技术-0911-4-联用技术
1、进样 化合物通过汽化引入离子化室；
2、离子化 在离子化室，组分分子被一束加速电子碰 撞（能量约70eV），撞击使分子电离形 成正离子；
M —— M+ + e 或与电子结合，形成负离子
M + e —— M—
3、离子也可因撞击强烈而形成碎片离子：
4、荷电离子被加速电压加速，产生一定的 速度v，与质量、电荷及加速电压有关：
Me3SiCl
H
H
O
H
O
O
H
Me3SiO
CH2OSiMe3 O OSiMe3
Me3SiO
OSiMe3
(2) 离子源或电离室
将引入的样品转化成为碎片离子的装置。使试样中是原子、 分子电离成离子。根据样品离子化方式和电离源能量高低，通 常可将电离源分为： 气相源：先蒸发再电离，适于沸点低于500oC、对热稳定的样 品。包括电子轰击源、化学电离源、场电离源、火花源； 解吸源：固态或液态样品不需要挥发而直接被转化为气相，适 用于分子量高达105的非挥发性或热不稳定性样品。包括场解吸 源、快原子轰击源、激光解吸源、离子喷雾源和热喷雾离子源 等。 硬源：离子化能量高，伴有化学键的断裂，谱图复杂，可得到 分子官能团的信息；
➢ 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）。同样，有液相色谱-四 器极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时 间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
➢ 其他有机质谱仪，主要有： 基质辅助激光解吸飞行时 间质谱仪（MALDI-TOFMS） 富立叶变换质谱仪 （FT-MS）
无机质谱仪
发展简史
1812年：Thomson制成了世界上第一台质谱仪，并用它发现了 Ne的两种同位素22Ne和24Ne。早期的工作主要是测定原子量， 同时用它发现了许多稳定同位素； 20世纪30年代：由于离子光学理论的建立，促进了质谱仪的发 展，出现了各种双聚焦质谱仪； 20世纪40年代初：开始将MS用于有机物的分析,如石油工业中 烃的分析； 20世纪50年代初：质谱仪器开始商品化，并广泛用于各类有机 物的结构分析。同时质谱方法与NMR(核磁共振)、IR(红外)等 方法结合成为分子结构分析的最有效的手段； 20世纪80年代：非挥发性或热不稳定分子的分析进一步促进了 MS的发展； 20世纪90年代：一些新的离子化方法及联用技术如GC-MS， HPLC-MS，MS-MS，ICP-MS等得到快速发展。
气相色谱质谱联用技术在分析化学中的应用
气相色谱质谱联用技术在分析化学中的应用气相色谱质谱联用技术是一种高灵敏度、高分辨率的化学分析方法，广泛应用于不同领域的研究和生产工艺中。
其原理是将混合样品注入到气相色谱柱中进行分离，随后将被分离的物质通过质谱进行检测和鉴定。
本文将从原理、发展历程、应用等方面，探讨气相色谱质谱联用技术在分析化学中的应用。
一、气相色谱质谱联用技术的原理气相色谱质谱联用技术是结合了气相色谱和质谱的一种分析方法。
气相色谱在分离复杂混合物时具有良好的分离能力，但却不能确定分离物的结构。
而质谱能够鉴定复杂分子结构，并检测分离后的组分。
因此将两个方法结合起来，就称为气相色谱质谱联用技术。
气相色谱质谱联用技术的原理是，在气相色谱柱中经过分离后的物质进入质谱，通过电离法，将分离的物质离子化，并通过质谱进行分析。
气相色谱中分离的物质会按照特定的时间顺序进入质谱仪器中的离子源，变成气态离子，通过用电场将它们加速，依次进入并经过质量分析器，最终在气体检测器中被检测。
二、气相色谱质谱联用技术的发展历程气相色谱质谱联用技术是在20世纪70年代发展起来的，但起初它只是单纯的将两种技术结合在一起。
直到80年代初期，前沿科研机构才真正开始将它运用到生产和实验室中。
这一技术的发展离不开科学家和工程师们的不懈努力，以及质谱仪器和气相色谱仪器制造商的技术创新和发展。
1982年，日本分析仪器生产商三菱赢得了最早的气相色谱质谱联用仪器专利。
这一仪器的产生大大简化了气相色谱质谱联用技术的操作，使其可以更容易地在实验室中得到应用。
随着科技的快速发展，气相色谱质谱联用仪器的重要性不断提高，成为现代化化学分析技术的重要组成部分。
三、气相色谱质谱联用技术的应用1. 食品安全领域气相色谱质谱联用技术广泛应用于食品和农业领域中的残留物检测。
当今世界许多国家对于食品安全的要求越来越高，而气相色谱质谱联用技术能够对食品中的农药残留、食品添加剂、中药残留等进行快速、准确的检测。
分析化学中分第六章联用技术
图6.3 The Agilent Pulsed Dynamic Focusing MALDI (PDF-MALDI)
图6.4 MALDI-TOF-MS的实际图
MALDI-TOF MS中样品离子化
质谱法的特点：
(1) (2) (3) (4) (5) 高灵敏度，可测10-8mol以下物质的量； 快速，数分钟内即可完成测试； 能同时提供样品的精确分子质量和结构信息； 既可用于定性分析，也可用于定量分析； 能有效地与各种色谱技术联用，如GC/MS， HPLC/MS，TLC/MS及CZE/MS等，用于复杂 体系分析。
图6.1 质谱仪器组成示意图
质谱仪的核心是离子源和分析器，其他的部分一般 根据离子源和分析器相应地配备。 离子源多种多样，工作在真空状态下的有：电子轰 击源(electron bombardment, EB)、化学离子源 (chemical Ionization, CI)、真空火花源(spark source, SS)、激光表面解析源(laser desorption, LD)等；工作 在低压下的有辉光放电离子源(glow discharge, GD)； 工作在大气压下的有电(离子)喷雾(electron/ion spray, E/IS)、电感耦合等离子体源(inductively coupled plasma, ICP)等。
蛋白质组学(Proteomics)－生物质谱！
生物质谱的最基本用途是能够测量多肽/蛋白质/核酸等生物大分 子的分子质量，并间接推测它的结构及相互作用。 1994年蛋白质组学第一次被提出(Marc Wilkins)，随后生物质谱 被确认为蛋白质组学技术平台的重要组成部分，认识到生物质谱 另一吸引人之处是可以取代Edman降解测序方法，了解蛋白生成 的早期结构域，以及可以鉴定翻译后修饰的能力。另外，生物质 谱还可以用来测定非共价键作用如抗体-抗原结合作用。 2001以后，随着基因组测序计划的完成，蛋白质组学的规模化 已成定局，生物质谱正在发挥着不可取代的中坚作用。 蛋白质组学的研究之所以能够蓬勃发展，主要依赖于高通量分离 和分析技术的突破性进展。首先是质谱技术，尤其是软电离技术 的发展和双向(二维)凝胶电泳技术的完善，使得蛋白质的大范围 高通量分析成为可能。
第六篇质谱—6.8联用技术
Limitations
❖ Lack of MS/MS information
❖ Lack of exact mass information
❖ Easty to use
❖ Higher sensitivity in SIM mode
❖ Slower scan speed than trap and TOF
两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础
3.色谱法分类
色谱法分类
流动相
气体 GC
液体 LC
超临界液体
SFC
固定相
固定相 外型
液体 固体 液体
固体
键合相
吸附剂
键合相
多孔 固体
离子 交换剂
柱 柱 柱 平面 平面 柱 柱 柱 柱
名称
气液 气固 液液 薄层 液固 键合相 尺寸排 离子交 流体 色谱 色谱 色谱 色谱 色谱 色谱 阻色谱 换色谱 色谱
B: ESI MS SIM acquisition mode sensitivity is beyond HPLC detectors
Single Quadrupole LC/MS
Strengths
❖ More robust operation ❖ More tolerant to non-
volatile salts ❖ Lower cost
<NG> Set Calibration Curve
Set Report Parameters (For Auto-Analysis)
Standard Analysis by SIM
Sample Analysis
<Good>
<NG>
*
联用分析技术
原理与结构
仪器原理图
电离室原理 与结构
15:30:50
1.离子源
①Electron Ionization (EI)源
+
+
+
+ +
(M-R2)+ (M-R1)+ M+ (M-R3)+ Mass Spectrum
: R1 : R2 : R3 : R4 :e
15:30:50
EI 源的特点：
B A C D
Mass Spectrometer
A B C D
D B
Sample
Separation
Identification
15:30:50
气相色谱部分
(1) 载气供输系统：He气瓶、净化柱。 (2) 进样系统：进样口、石英衬管。 (3) 分离系统： 毛细管柱 (4) 控温系统： 气化室、柱箱和检测器。
C7CHO C6COOH C8NH2 C8OH C7Cl
15:30:50
C5COOCl
二、同位素离子峰（M+1峰）
isotopic ion peak
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；有时还可以观察到M+2，M+3。。。。；
例如：CH4 M=16 12C+1H×4=16 M 分子离子峰 13C+1H×4=17 M+1 同 12C+2H+1H×3=17 M+1 位 素 13C+2H+1H×3=18 M+2 峰
电离效率高,灵敏度高； 应用最广，标准质谱图基本都是采用EI源得到的； 稳定，操作方便，电子流强度可精密控制； 结构简单，控温方便；
联用技术及其应用
四极质量分析器的优点： 1．结构简单、体积小，重量轻，价格便宜、清洗方便，操作 容易。 2．仅用电场而不用磁场，无磁滞现象，扫描速度快，适合与 色谱联机。
3．操作时的真空度相对较低，因而特别适合同液相色谱联机。
四极质量分析器的缺点： 1．分辨率不够高； 2．对较高质量的离子有质量歧视效应。
（四极）离子阱质谱仪
6 .0 0
8 .0 0 1 0 .0 0 2 .0 0 4 .0 0 6 .0 0 8 .0 0 0 .0 0 2 .0 0 4 .0 0 6 .0 0 8 .0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 2
2 0 0
棕榈酸油酸亚油酸甘油三酯
四、液质联用接口技术
液质联用技术就是将液相色谱和质谱仪通过一种称为“接口” （Interface）的装置直接联接起来，将通过液相色谱仪分离开的各 种组分逐一通过接口送入到质谱仪中进行分析。因此，接口是色谱 联用技术中的关键装置，它要协调前后两种仪器的输出和输入间的 矛盾。接口的存在既要不影响前一级色谱仪器对组分的分离性能， 又要同时满足后一级质谱仪对样品进样的要求和仪器的工作条件。 接口将两种分析仪器的分析方法结合起来，协同作用，取长补短，
克仑特罗（瘦肉精）
A b u n d a n c e T IC : [B S B 3 ]C O IX 2 .D 5 0 0 0 0 0 0 4 5 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 3 5 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 4 .0 0 T i e --> m A b u n d a n c e
Electrospray as a Soft Desorption ionisation
分离分析-联用技术
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分离分析 联用技术
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1.2 HPLC-MS
粒子束接口：
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分离分析 联用技术
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1.2 HPLC-MS
粒子束接口：
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分离分析 联用技术
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1.3 GC-FTIR
利用IR具有的结构表征能力，进行分离分析。 光导管是一被加热的内壁涂金的玻璃管。
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微孔玻璃分离器
分离器是由多孔烧结玻璃管 构成的，微孔直径约1µm。 该管外再封接一玻璃管。 由于物质被真空泵抽走的 速率与其相对分子量的平 方根成反比，与其分压成 正比，因而载气将优先从 微孔中渗出并被真空泵抽 走，而样气则得到浓缩并 被送入离子源。
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分离分析 联用技术
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2011-3-1 分离分析 联用技术 22
喷射分离器
是基于在膨胀的超音速喷射气 流中，不同分子量的气体有 不同的扩散率的原理设计的。 色谱流出物经第一级喷嘴喷 出后，分子量小的载气扩散 快，因而大部分被真空泵抽 走。样气分子量大，扩散慢， 继续前进。此时的压强已降 至约10Pa，即样气得到了浓 缩。再经一次喷射，压强可 降至约10-2Pa，样气再次被 浓缩，然后被送入离子源。
2011-3-1 分离分析 联用技术 2
主要联用方法
主要有 • GC-MS HPLC-MS • GC-FTIR • GC-AES 在一个联用系统中，色谱仪相当于谱学方 法的分离和进样装置；谱仪则相当于色 谱的定性检测器。联用的关键 关键在于把这 关键 接口技术。 两者连接起来的接口技术 接口技术
分析化学第6章-络合滴定法介绍
§6-2 EDTA与金属离子的配合物及其稳定性 一、EDTA的性质
乙二胺四乙酸 (EDTA) 是含有羧基和氨基的螯合剂， 能与许多阳离子形成稳定的螯合物。 乙二胺
N CH2 CH2 N
ethylenediamine
溶解度 EDTA性质 酸 性 配位性质
12
1、EDTA的溶解度 EDTA 在 水 中 的 溶 解 度 较 小 （ 22℃ 时 溶 解 0.02g/100mL 水），也难溶于酸和有机溶剂，易溶于 NaOH或NH3溶液形成相应的盐。故常把它制成二钠盐 (22℃ 时 溶 解 11.1g/100mL 水 ， 约 0.3mol/L ） ， 用 Na2H2Y·2H2O表示，一般也简称EDTA，pH约为4.5。
沉淀剂 例如，8-羟基喹啉与镁离子生成螯合物沉淀：
H H O Mg(H2O)62+ + 2 OH N N O Mg O N + 2 H+ + 4 H2O
O H H
掩蔽剂 例如，用 KCN 掩蔽Zn2+，消除其对 EDTA 滴定 Pb2+的干扰。
Zn 2 4CN Zn(CN) 2 4
溶液酸度增大， pH减小，上述平衡向左移动，H6Y2+离子 浓度增加； 反之，若溶液酸度减小， pH 值增大，则上述平衡向右移 动，Y4-浓度增加。 在一定的pH条件下，以其中的一种或两种存在形式为主； 其它型体所占的百分数很少。
18
1.0
pKa1=0.9 pKa2=1.6 pKa3=2.0 pKa4=2.67 pKa5=6.16 pKa6=10.26
20
二、 EDTA与金属离子的配合物
1、EDTA与金属离子配位反应的特点 （1）EDTA通常和金属离子形成1：1的配合物。 M2+ +Y4- = MY2-；M3+ +Y4- = MY-；M4+ +Y4- = MY 所以，反应中无逐级配位现象，反应的定量关系明确。
分析化学ppt第六章
K
' MY
=
[MY ] [M][ Y' ]
≥
c
0.1%c ×0.1%c
=
1 (0.1%)2 c
lg
K
' MY
≥lg1 - lg(0.1% )2
-
lg c
lg
K
' M
Y
≥
6-
lg c
pM差值一般为 ±0.2，
lg
K
' MY
+ lg c
≥
6
MBE
金属离子 M, cM, VM ，用cY浓度的Y滴定，体积为VY
●
●
●
●
●
●
M(OH)n MLn
M
M(OH) =1 +1[OH-]+ 2[OH-]2+ …+ n[OH-]n
lgM(OH)~pH
18 16 14 12 10
8 6 4 2 0
0
Bi
24
Al
Zn
FeIII
Pb
Cd
Cu FeII
68 pH
10 12 14
金属离子的副反应影响 总结
金属离子的副反应 总计算式为 :
6.2 络合平衡常数
1 络合物的稳定常数 (K, )
M + Y = MY
KMY=
[MY] [M][Y]
注意 : 式中[Y]是指Y4-形式的浓度
[Y]总 ≠ [Y4-]
[Y]总 = [H6Y2+ ]+[H5Y+ ] +[H4Y] +[H3Y- ] +[H2Y2- ]+[HY 3- ] +[Y4- ]
分析化学第五版第06章
OH OH
Fe(H2O)4]4+
O C O C CH2 O
二、简单络合物 1、形成： 由单基配位体与中心离子形成的配合物。
仅含有一个可提供电子对的配位原子， 如F-、CN-、NH3等。 2、特点： ①一个单基只能与金属离子形成一个配位键。
如果金属离子配位数为n，则与n个单基配位形成1：n络
合物。
②简单络合物中无环状结构，稳定性较差。
第6章 络合滴定法
本章主要内容
6.1 分析化学中常用的络合物 6.2 络合物的平衡常数 6.3 副反应系数和条件稳定常数 6.4 络合滴定法的基本原理
6.5 准确滴定与分别滴定判别式
6.6 络合滴定中酸度的控制 6.7 提高络合滴定选择的途径 6.8 络合滴定方式及其应用
§6-1 分析化学中常用的络合物
颜色 褐（pH=6） 黄 紫红 蓝绿
络合反应的速率快，除Al、Cr、Ti 等金属 的离子外，一般都能迅速的完成。
§6-2 络合物的平衡常数
1 络合物的稳定常数 2 溶液中各级络合物的分布 3 平均配位数
一、平衡常数、稳定常数、形成常数
M + Y → MY 平衡常数（K平） 稳定常数（K稳） 形成常数（K形） 表示反应进行的程度。 表示生成络合物的稳定性的常数。 表示形成络合物难易程度的常数。
H4Y
H N CH 2 CH 2 + + N H CH 2 CO O
-
羧 基
HO O CH 2 C - O O CH2 C
CH 2 CO O H
羧 基
氨基
两个羧基上的H转移到N原子上，形成双偶极离子。
酸性 2、EDTA性质 配位性质
溶解度
酸性-六元酸
分析化学中的色谱联用技术研究进展
分析化学中的色谱联用技术研究进展随着科学技术的不断发展，分析化学领域的研究也在不断深入。
色谱联用技术作为一种重要的分析手段，具有高分辨率、高灵敏度和高选择性等优点，已经成为分析化学研究中不可或缺的工具。
本文将对色谱联用技术的研究进展进行分析和探讨。
1. 色谱联用技术的基本原理色谱联用技术是将两种或多种色谱技术相互结合，通过联用仪器实现对复杂样品的分析。
常见的色谱联用技术包括气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）、液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）、气相色谱-液相色谱联用技术（GC-LC）等。
这些技术的联用可以充分发挥各自的优势，提高分析的灵敏度和分辨率。
2. 色谱联用技术在环境分析中的应用色谱联用技术在环境分析中的应用十分广泛。
例如，GC-MS联用技术可以用于环境中有机污染物的检测和定量分析，如挥发性有机物、农药残留等。
LC-MS联用技术则可以用于分析水中的有机污染物，如药物残留、水中毒素等。
这些技术的应用可以帮助我们更好地了解环境中的污染物，为环境保护和治理提供科学依据。
3. 色谱联用技术在食品安全中的研究进展食品安全一直是人们关注的焦点之一。
色谱联用技术在食品安全领域的研究也取得了重要进展。
例如，GC-MS联用技术可以用于检测食品中的农药残留、食品添加剂等有害物质。
LC-MS联用技术则可以用于分析食品中的重金属、霉菌毒素等。
这些技术的应用可以保障食品的质量和安全，保护人们的健康。
4. 色谱联用技术在药物分析中的研究进展药物分析是色谱联用技术的另一个重要领域。
色谱联用技术可以用于药物的定性和定量分析，有助于药物的质量控制和药效研究。
例如，GC-MS联用技术可以用于药物的代谢产物的鉴定和定量分析，LC-MS联用技术则可以用于药物的药代动力学研究。
这些技术的应用可以提高药物研发的效率和质量。
5. 色谱联用技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，色谱联用技术也在不断发展。
未来，色谱联用技术将更加注重分析速度、分析灵敏度和分析效率的提高。
电分析化学联用技术
电分析化学联用技术一光谱电化学1. 概述常规的电化学研究方法是以电信号为激励和检测手段,得到的是电化学体系的各种微观信息的总和,难以直观、准确地反映出电极/溶液界面的各种反应过程、物种浓度、形态的变化,这对正确解释和表述电化学反应机理带来很大的问题。
近三十年来,通过把谱学方法(紫外可见光、拉曼和红外光谱)和扫描微探针技术应用于电化学原位( in-situ)测试,从分子水平上认识电化学过程,形成了光谱电化学和扫描显微电化学新的测试体系,比较方便地得到了电极/界面分子的微观结构、吸附物种的取向和键接、参与电化学中间过程的分子物种,表面膜的组成与厚度等信息[ 1～3] ,特别是近年光谱电化学引入了非线性光学方法新技术,开展了时间分辨为毫秒或微秒级的研究,使研究的对象从稳态的电化学界面结构和表面吸附扩展、深入到表面吸附和反应的动态过程[4 ] ;而扫描隧道显微镜及相关技术的应用,提高了空间分辨率,可以观察到电极表面结构和重构现象、金属沉积过程、金属或半导体表面的腐蚀过程,极大地拓宽了电化学原位测试应用范围,已经成为在分子水平上原位表征和研究电化学体系的不可缺少手段。
本文主要综述光谱电化学、扫描显微电化学等原位测试技术的原理、方法、最新进展和应用情况。
光谱电化学是一种将光谱技术与电化学方法结合在一个电解池内同时进行测量的方法。
通常，以电化学为激发信号，以光谱技术进行监测，各自发挥其特长。
用电化学方法容易控制物质的产量和定量产生试剂等，而用光谱法有利于鉴别物质。
在传统的电化学反应的研究中，是依靠电极电势或电流的测量，来研究该电化学反应的机理和测量电化学反应的动力学参数。
电流是此反应的反应速率的直接量度，但电流仅代表电极上所有反应过程的总速率，却不能提供反应产物和中间体鉴定的直接信息。
另外，在研究电极、电解质溶液界面结构中，是利用电容的测量和计算得到理论值，并不能从分子水平上得到信息。
而将紫外、红外和核磁共振等光谱技术应用于电化学电池的现场研究，可以从中得到有关反应中间体，电极表面的性质，如吸附取向，排列次序和覆盖度等信息。
分析化学6.5 其他应用课件
(2)互变异构体的确定
在极性溶剂中，主要以酮式异构体存在，仅有一个由 n→π* 跃迁引起的弱峰R带。
在非极性溶剂中，烯醇式可形成分子内氢键使烯醇式稳 定其吸收光谱除有一个弱峰R带外，还有一个强峰K带。
6.5.2 某些物理化学参数的测定
1. 酸碱离解常数的测定 2.氢键强度的测定
紫外-可见分光光度法也是研究配合物组成和测定配合 物稳定常数的有效方法之一。
⑵若在270～350nm波长范围内有低强度吸收峰(ε＝10 ～100L·mol-1·cm-1),（n→π跃迁），则可能含有一个简单 非共轭且含有n电子的生色团，如羰基。
有机合物结构紫外光谱辅析
⑶若在250～300nm波长范围内有中等强度的吸收峰则 可能含苯环。
⑷若在210～250nm波长范围内有强吸收峰，则可能含 有2个共轭双键；若在260～300nm波长范围内有强吸收峰 ，则说明该有机物含有3个或3个以上共轭双键。
⑸若该有机物的吸收峰延伸至可见光区，则该有机物 可能是长链共轭或稠环化合物。
有机合物结构紫外光谱辅析
有机合物结构紫外光谱辅析
2.异构体的确定
(1) 顺式异构体的λmax和εmax都比反式异构体小。 例如，反式肉桂酸的空间位阻小，苯环与支链双键在
同一平面上，易产生共轭效应；而顺式肉桂酸的空间位阻 大，影响了苯环与双键的共面性，共轭程度降低，引起 λmax的紫移和ε的降低。
请选择内容：
6.1 基本原理 6.2 紫外-可见分光光度计 6.3 显色与测量条件的选择
6.4 分光光度测定方法 6.5 紫外-可见分光光度法的应用
第七章
结束
学习目标
1、复述故事，深入理解文章内 容，初步把握人物形象。
2、学会利用文中关键词句分 析人物形象。 3、体会文章所揭示的深刻道 理。
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图6.5 The MALDI-TOF Spectra for Poly(Propylene Glycol)
图6.6
摘自：Anal.Chem., 2004,76,1532-1536. Richard B. van Breeman et al
6.2.5 大气压电离质谱方法
API-MS指在大气压下使样品有效地电离并引入与质谱的接口， 再进行质谱分析。 API-MS的工作模式：(1) 电喷雾(ESI)；(2) 气动辅助电喷雾(又 称离子喷雾, IS)；(3) 大气压碰撞电离(APCI)。 API-MS 可以测 定的分子质量范围是100－100000Da，精度很容易达到飞克级至 皮克级的绝对灵敏度，可适用的化合物的范围非常广泛。可与四 极杆、离子阱、飞行时间质谱等组合。可与许多进样技术兼容， 如FIA, HPLC, CE等。
6.2.3 大分子电离技术
由于生物样品的非挥发性、热不稳定性及相对分子质量大等特性， 使传统的电子轰击(EI)、化学离子源(CI)等电离技术的应用受到 极大限制。随着FAB、MALDI、ESI、ISI、大气压下碰撞电离 (APCI)等电离技术的出现，大大提高了质谱的测定范围，改善了 测量灵敏度，并在一定程度上解决了溶剂分子干扰等问题，使质 谱在生物分析中的应用得到进一步的发展。 表6.1 生物质谱电离技术比较
MALDI中的基体起着如下几种重要作用：
（1）基体相当于样品分子的溶剂，样品分子被基体 彼此分开，从而消弱了样品之间的相互作用； （2）基体分子从脉冲激光中吸收足够的能量，隔离 样品分子，提供光激发的酸或减基团，以及在离子分子碰撞中电离样品分子。
选择MALDI的基体主要要求如下：
(1) 对激光有高的吸收系数； (2) 与样品能够溶于同一种溶剂中； (3) 具有真空稳定性； (4) 对普遍存在于生物溶液中的无机盐及缓冲液等 污染物具有包容性。
Introduction to Proteomics, Daniel Liebler. 2002, Humana Press
6.2.2 四极杆、离子阱、离子回旋共振和飞行时间 质谱技术
质谱仪的一般结构框图如图6.1所示。质谱分析是一个制备样品 或从其他分析仪器引入样品→样品气化并离子化→引入样品离 子到分析器→在分析器中按照离子的质荷比不同分离离子→分 别检测各种离子并得到质谱图的过程。
与质谱相关而获得诺贝尔奖的有：
J.J.Thomson(物理1906，发明质谱技术并用于研究气体的电导)； F.W.Aston(化学1922，用质谱仪发现了非放射性元素的同位素)； W.Paul(物理1980，发明离子阱质谱原理与技术)； R.F.Curl、R.E.Smalley和H.W.Kroto(化学1996，用质谱仪观察 到激光轰击下产生的C60)； K.Tanaka(田中耕一)和J.B.Fenn(化学2002，发明MALDI-MS和 ESI-MS技术)。
MS的特点可概括为4个S: 灵敏(sensitivity)、快速 (speed)、专一(specificity)、化学计量(stoichiometry)。
在过去的几十年中，生物质谱的主要进展在于解决如 何测定大质量分子质荷比m/z及其相关的问题，主要的 研究领域包括： (1) (2) (3) (4)
MALDI是1988年由Hillenkamp 和Micheal Karas等首先 提出的，其原理同FAB类似。它利用激光束照射分散于 基体中的样品，由于这些基体能够强烈吸收激光，从 而保护样品分子。
图6.2 MALDI技术原理示意图
激光光束的能量首先被基体中的发色团吸收，随后这些 基体迅速蒸发为气相，被包含的样品分子被带入气相， 而离子化的产生是由于受激的基体分子将质子转移给样 品分子。这样离子被引入质量分析器，测量m/z得到质 谱图，并提供其离子同位素的分布信息。 MALDI-MS的实验参数包括： 基体和基体/分析物，激光功率，波长，脉冲宽度及记录 模式(正离子或负离子)。 N2激光由于在UV段(337nm)有较好的性能，而被广泛应 用于MALDI仪器中。
如何扩大质谱仪器的质量范围； 如何使生物大分子电离和使其带多电荷(即降低m/z)； 如何解释大质量分子质谱； 如何发展生物大分子质谱测定方法。
Fred M. McLafferty et al, Science, 2006, 314, 109-112 报道了采用MS可研究质量大于200 Kda的蛋白质！
生物质谱(新质谱法)是现代分析化学及相关生化研究的热点之一。
质谱法的特点：
(1) (2) (3) (4) (5) 高灵敏度，可测10-8mol以下物质的量； 快速，数分钟内即可完成测试； 能同时提供样品的精确分子质量和结构信息； 既可用于定性分析，也可用于定量分析； 能有效地与各种色谱技术联用，如GC/MS， HPLC/MS，TLC/MS及CZE/MS等，用于复杂 体系分析。
图6.1 质谱仪器组成示意图
质谱仪的核心是离子源和分析器，其他的部分一般 根据离子源和分析器相应地配备。 离子源多种多样，工作在真空状态下的有：电子轰 击源(electron bombardment, EB)、化学离子源 (chemical Ionization, CI)、真空火花源(spark source, SS)、激光表面解析源(laser desorption, LD)等；工作 在低压下的有辉光放电离子源(glow discharge, GD)； 工作在大气压下的有电(离子)喷雾(electron/ion spray, E/IS)、电感耦合等离子体源(inductively coupled plasma, ICP)等。
蛋白质组学(Pro够测量多肽/蛋白质/核酸等生物大分 子的分子质量，并间接推测它的结构。 1994年蛋白质组学第一次被提出(Marc Wilkins)，随后生物质谱 被确认为蛋白质组学技术平台的重要组成部分，认识到生物质谱 另一吸引人之处是可以取代Edman降解测序方法，了解蛋白生成 的早期结构域，以及可以鉴定翻译后修饰的能力。另外，生物质 谱还可以用来测定非共价键作用如抗体-抗原结合作用。 2001以后，随着基因组测序计划的完成，蛋白质组学的规模化 已成定局，生物质谱正在发挥着不可取代的中坚作用。 蛋白质组学的研究之所以能够蓬勃发展，主要依赖于高通量分离 和分析技术的突破性进展。首先是质谱技术，尤其是软电离技术 的发展和双向(二维)凝胶电泳技术的完善，使得蛋白质的大范围 高通量分析成为可能。
本章在简介新质谱方法的同时，也将介绍色谱-质谱 联用技术及接口技术的发展，还将介绍各种不同模式 和类型的色谱-质谱联用技术的实现、研究进展及其在 生命科学研究领域中的应用，以及其它联用技术，如 电化学－光谱，色谱－光谱联用等。
6.2 新质谱法
6.2.1 质谱学简介及其特点
1906年J.J.Thomson发明了质谱仪(Mass spectroscopy, MS)， 但直至1920s左右质谱法才逐渐成为一种分析手段，被化学 家采用。从1940s以后MS广泛地应用于有机物质分析。 1980s末期新软电离技术的发明，能够用于分析高极性、难 挥发和热不稳定样品之后，生物质谱才发展起来。
分析器类型主要有：磁偏转、四极杆、离子阱、 飞行时间、离子回旋共振等。 不同的分析器与离子源之间有多种组合，构成了 质谱仪器庞大的家族。
二维质谱：两种不同类型的质谱串联在一起可形
成二维质谱。例如Q-TOF MS, QQ-TOF MS, TOF -TOF MS等。 二维质谱在提高分析灵敏度、通量等方面具有特殊 的优点，是蛋白质组大规模筛选的首选工具。
常用的基体有：
芥子酸(SA)，2,5-二羟基苯甲酸，咖啡酸，吡臻酸， 安息香酸，尼古丁酸等。
MALDI-MS在基体选定后，准备样品的方法有两种： (1) Tanaka法：
Tanaka等把待测的生物样品溶于甘油中，并与很细的金属粉 末混合，然后把悬浮液滴到探头上，让激光照射，再进入质谱分 析。灵敏度10-9 mol数量级。
Proreomics is the study of the proteome, the protein complement of the genome. The terms”proteomics” and “proteome” were coined by Marc Wilkins and colleagues in the early 1990s and mirror the terms “genomics” and “genome”, which describe the entire collection of genes in an organism.
(2) Hillenkamp法：
Hillenkamp等认为激光解吸时是底物吸收激光，提出了“基体 辅助激光解吸”的概念。将烟酸和生物样品混合溶液滴到探头上， 干燥后，用激光照射，即可得到生物分子离子信号。灵敏度10-12 mol数量级，且信号强，信噪比高，被广泛采用。
MALDI的优缺点： 对样品要求低，能耐高浓度盐、缓冲剂和其他非挥发性 成分。高灵敏度，样品量只需要1pmol，甚至更少。 大质量离子检测较困难。离子型表面活性剂和低挥发性 溶剂干扰严重，和其他进样技术联用困难等。
6.2.4 基体辅助激光解吸电离
MALDI离子源可以电离分子质量为100-1000000Da的生物分子 并用于质谱分析，提供了高的灵敏度、高的离子透过率和强的 可操作性。MALDI之所以得到发展，得益于早期试验用激光解 吸及等离子体解吸生物有机分子的成功，也得益于FAB生物基 质的进展。1990s在德国和日本几乎同时报道了60000Da发展质 量的蛋白质的电离，引起全球的关注和兴趣，并刺激了许多公 司致力于开发相关质谱仪，并研究如何用MALDI技术分析蛋白 质、多肽及DNA。
目前用于生物大分子质谱分析的软电离质谱技术如下：
(1) 电喷雾电离质谱(electrospray ionization mass spectrometry, ESI-MS); (2) 基体辅助激光解吸电离质谱(matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry, MALDI-MS)； (3) 快原子轰击质谱(fast atom bombardment mass spectrometry, FAB-MS)； (4) 离子喷雾电离质谱(ion spray ionization mass spectrometry, ISIMS)； (5) 大气压电离质谱(atmospheric pressure ionization mass spectrometry, API-MS)。