质谱技术分析分析

步骤 2－气动辅助电喷雾－产生带电液滴
含有约100,000电荷、直径2 mm的 带电溶剂液滴
喷雾柱体、端板 和毛细管上的场 使液滴带电
由于溶剂组成或流速，气动喷雾减小了液滴的大小对粘度和表面张力的 偏离
步骤 3－带电液滴的去溶剂
热干燥气体 加热的氮气蒸发了液滴，增加了电荷/体积比。Rayleigh极限是带电液滴 能够存在的最大 电荷/体积比 。当电荷超过这个极限时，发生库仑破裂。
干燥气 温度和流速
裂解区
电喷雾需考虑的问题
样品 在溶液中为离子态: 儿茶酚胺、硫酸酯共轭物、丁基胺 有可诱导电离的化合物：甲醇 含杂原子的化合物：氨基甲酸酯类，苯并二氮杂草类 溶液中带多电荷：蛋白质、多肽、低聚核甘酸 溶液化学参数 流速 样品的 pK, 溶液 pH 溶液导电性 应避免的样品 尤其非极性的样品：PAHs, PCBs
液滴的Con’t库仑分裂
50-100 nm带电液滴－包含100个电荷 • Rayeigh破裂释放出较小的最终变成样品离子的液滴。 • 这些液滴包含母体液滴中10-20%的电荷但仅仅2 %的质量。
步骤 4－从溶液中解吸离子
当液滴的场强超过分析物在溶液中的溶解能时，离子解吸进入气相。
离子蒸发
带电残余物
HPLC-APCI(大气压化学电离) √
HPLC-APPI(大气压光致电离)
HPLC－APIMS方法开发
LC－MS联用所面临的两大问题
液相色谱流动相的量比质谱所能忍受的量大得 多。典型流量是1mL/min,气化后相当于气体流 速150－1200mL/min，而现代质谱只能忍受的 气体流量只有1－20mL/min； 液相色谱的研究对象是难挥发和热不稳定的化 合物，这些化合物用常规电离方法是很难电离 的。 关于LC－MS的研究主要致力于解决上述两个问 题。
APCI离子化机理
气化 溶剂电离 电荷交换给分析物 N2 (从干燥气) + e- N2+ + N2++2N2 N4 + + N2 N4++H2O H2O + + 2N2 2e-
H2O + + H2O H3O+ + OH
H3O+ + M [M+H]+ + H2O
APCI 离子源
电晕针
APCI 喷雾室的设置
雾化气 压力 电晕针 电流
加热器
帽电压
干燥气 温度和流速
碎裂区
HPLC 流速 >500mL/min 雾化气压力 60 psig 干燥气温度 start with 350 C 干燥气流速 4 L/min 气化温度 随 FIA调节 帽电压 随 FIA调节 (2000-6000) 开始 2500 V 电晕电流 随 FIA调节 开始 25 µA (neg) 或 4 µA (pos)
离子种类
NH4+ PO4-
酸/碱化学性质
M - NH2 + 酸 [M - NH3]+ + 酸-（正离子检测） M - COOH + 碱 [MCOO]- + 碱+ （负离子检测）
缔合（对类似糖的中性物质）
M° + Na+ [M - Na]+ （碱金属，如20 mM 乙酸钠）
衍生化
形成离子或酸/碱产物
高电压装置
电喷雾电离－离子形成的必要步骤 • 步骤 1 溶液中的电离
• 样品的pKa • 溶液的pH
•步骤 2 •步骤 3
喷雾
•表面张力和粘度 •气动辅助
去溶剂
•干燥气温度和流速 •热容量，H vap
•步骤 4
•溶解能
离子从溶液中解吸
气相中的离子反应
•步骤 5
•质子亲合力 •电荷交换
步骤 1－在溶液中如何产生离子？
LC/MS 电离技术的相对适用性
HPLC-ESIMS (电喷雾电离)
离子阱
喷雾室
检测器
电喷雾离子
雾化气 (气体用红色显示))
-4000 V
加热的氮气干燥气
溶剂喷雾

+ +


双电子毛细管入口
电喷雾电离源 API-Electrospray Ion Source
第三章
质谱技术
Mass spectrum－MS
内容：
第一节 质谱学基础 第二节 高效液相色谱－质谱联用 第三节 生物质谱简介
第一节 质谱学基础
什么是质谱 质谱仪的基本结构 质谱仪的主要性能指标 质谱图及其判读
第二节 高效液相色谱－质谱
(HPLC-API MS)
HPLC-ESIMS(电喷雾电离) √
APCI 需考虑
样品
分子量和极性中等的化合物：PAHs, PCBs, 脂肪酸, 邻苯二甲酸酯 类； 不含酸性和碱性位点的化合物（碳氢化合物、醇、醛、酮和酯）； 含有杂原子的化合物：脲、苯并二氮杂草、氨基甲酸酯； 具有一定挥发性的化合物, 排除了分子量较大和极性较大的分子, 如蛋白质/多肽； 电喷雾响应不好的样品；
电喷雾喷雾室设置
雾化气压力
雾化气压力 <200 mL/min 200-400 mL/min 400-800 mL/min >800 mL/min
10-20 psig 20-30 psig 30-50 psig 50-70 psig
帽电压
干燥气流速 (6-12 L/Min) 含水高需更高的流速 如果太底，液滴会导致谱图中的尖峰 当有疑问时，使用过量的 干燥气温度 蒸汽压越低的溶剂温度越高 开始为 300 - 350C 帽电压 用FIA优化 (2000-5000) 开始 3000 V 在负离子模式，注意高的室电流或兰色光辉（电 晕针显示）：当这现象发生时须降低帽电压
蒸发
Rayleigh 极限
Hale Waihona Puke Baidu
Coulomb 爆裂
蒸发
被分析离子
步骤 5－气相中的离子反应
通过离子传输区域时从大气压喷雾室的反应中会发生质子转 移和电荷交换反应。这个高压区允许发生1000次离子/分子 反应。
•质子转移: 气相质子转移反应使分子带电
[M] + [NH4]+ [M+H]+ + [NH3]
HPLC-APCI(大气压化学电离)
雾化 蒸发液滴 气相电离
[溶剂+ H]+ + A
溶剂 + [A + H]+
APCI离子化机理
Nebulizer Pressure Corona current
Heater
Vcap
Drying gas Temperature and Flow
Fragmentor