有机质谱送样要求及谱图解析-公共试验中心

APCI 离子源
软电离技术； 离子从气态体系中形成； 对易挥发、热稳定的化合物首选； 对弱极性或半极性化合物首选； 只可形成单电荷离子，可分析小分子化合物， 根据样品性质确定离子化方式： 弱极性/中等极性的小分子； 含杂原子化合物如脲等； 雌激素如雌二醇； 农药； 燃料等； APCI不适合的：非挥发性样品、热稳定性差的样品
有机质谱送样要求及谱图解析
理化科学实验中心 元素质谱实验室 冯艾荣
2016年11月16日
有机质谱仪的构成
GC LC 直接进样
进样系统
四极杆质量分析器 Quadrupole
离子阱
IT
扇形磁场质谱 Sector
飞行时间质谱 TOF-MS
离子回旋共振质谱 ICR-MS
离子源
质量分析器
离子检测器
数据系统
电子电离 EI 化学电离 CI 场解吸 FD(FI) 快原子轰击 FAB 热喷雾 TS 粒子束 PB 电喷雾 ESI 大气压化学电离 APCI 大气压光电离 APPI 基质辅助激光电离 MALDI
基质辅助激光解析飞行时间质谱仪
Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization TOF/TOF MS
•主要性能指标
1.质量范围：m/z < 500,000 Da ; 2.分辨率：线性模式分辨率 >1,100@m/z 10,000（FWHM）
反射模式分辨率 > 30,000@m/z 3,500 （FWHM） 3.质量精度：线性模式质量精度 < 90ppm 内标法；
不
选择的依据
同
挥发性
离
MALDI
热稳定性
子
极性
化
要求取得的结构信息
方
式
的
应
用
范
围
EI离子源
弱极性化合物及非极性化合物 易挥发、热稳定的有机样品 气化温度为常压下450℃以下（气化时不分解）
局限性：
要求样品能气化 (样品蒸气压 > 10 -2 Pa) 往往无分子峰 (降低电子动能无助于获得分子峰) 负离子 EI 灵敏度极低
质谱离子化方式及应用范围 送样要求 谱图解析
液质联用仪样品要求
样品必须是溶液或者固体 最终的样品只能是易溶于甲醇、乙腈
或者水中的液体 若原来溶解样品的溶剂不适合LC-
MS，需要N2吹干，再用流动相定容 某些固体用流动相不溶，可以先加一
滴DMSO,再加甲醇或乙腈稀释； 样品中不能含有无机的酸、碱、盐，
<100ppm 外标法; 反射模式质量精度 < 2ppm 内标法；
<10ppm 外标法; 4.附 件： 自动基质喷雾仪
仪器使用范围ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 运用于检测和鉴定有机金属化合物、富勒烯及 其衍生物、高聚物、多肽、蛋白质、多糖、核 苷酸、糖蛋白的定性分析。
型 号：autoflex Speed TOF/TOF 厂 商：Bruker
[M+H]+ [M-H]-
MALDI 样品要求
√
子
•快原子轰击电离 FAB
化 方
液相色谱-质谱 联用仪使用的
•电喷雾电离 ESI
√
•大气压化学电离 APCI √
•大气压光电离 APPI √
式
•纳喷电离 NESI √
其它类型的
•电喷雾解吸电离 DESI •电喷雾萃取电离 EESI
•电晕放电实时直接分析电离 DART
•基质辅助激光解吸电离 MALDI √
MALDI 离子化原理
Laser
基质的作用： 1. 把极性分子隔离开 2. 提供卷流，抛出样品分子 3. 提供反应离子
+
m
m+ a
mm
a ma
+
a
m
mm
a
m
m+ m
a
m m
a+
Matrix(基质) +
Analyte(分析物)
Sample support
APPI 离子源
软电离技术； 化学结构中含有发色基团（多个共轭基团）的化合物； 非极性化合物，APPI比GC/MS可测更高的分子量； 适合APPI源检测的化合物：多环芳烃PAH
真空系统
倍增器 SEM 微通道板 MCP
有机质谱可以提供什么？
化合物最直观的质 化合物的碎片
量数（精确质量数、 同位素比例）
离子信息
定量信息
推断分子式
推断结构式
半定量 绝对定量
质谱离子化方式及应用范围 送样要求 谱图解析
各种离子化方式
•电子轰击电离 EI
√
离
气相色谱-质谱 联用仪使用的
•化学电离 CI •场电离 FI •场解吸电离 FD
三聚氰胺
傅立叶变换静电场轨道阱质谱仪
Electrostatic Field Orbital Trap Mass Spectrometer
型 号：LTQ-Orbitrap XL ETD 厂 商：Thermo
•主要性能指标 1.质量范围：m/z 50-2000，200-4000 ; 2.分辨率： > 60,000@m/z 400 （FWHM）
最大分辨率 >100,000@m/z 400 （FWHM） 3.质量精度： <3ppm 外标法 ； 4.碰撞模式：PQD、CID、HCD、ETD 5.离子化方式：ESI、APCI、APPI、NESI 6.离子扫描方式：Full mass、SIM、SRM、MSn
仪器使用范围
• 运用于极性和弱极性有机化合物的定性定量分析，未 知有机化合物结构确认
所用缓冲盐只能是甲酸、乙酸、氨水、 甲酸铵、乙酸铵 样品中不能含有强腐蚀性溶剂和物质 有机金属样品不能含有游离的金属离 子
液质联用仪流动相选择
反相RP-HPLC:甲醇、乙腈、水、异丙醇
正相NP-HPLC（仅适用于APCI)：二氯甲烷、氯仿、正 己烷、乙醇、丙酮
添加剂和缓冲盐
可以使用：醋酸、甲酸、氨水、 醋酸铵<10 mM、甲酸铵<10 mM
ESI 离子源
软电离技术； 离子从溶液体系中形成； 对热不稳定化合物首选； 对极性或半极性化合物首选； 可形成多电荷离子分析蛋白质、多肽等大分子物质； 根据样品性质确定离子化方式； 高极性化合物，如蛋白质、肽类、低聚核苷酸等生物分子； 胺类、季铵盐等； 含杂原子（N）化合物如氨基甲酸酯等； ESI不适合的：极端非极性化合物如苯等。
避免使用：无机酸：如盐酸、硫酸； 非挥发性盐：如碱金属磷酸盐、硼酸盐、柠檬酸盐 离子对试剂：三乙胺或三甲胺、 三氟醋酸或三氯醋酸
液质联用仪扫描模式的选择
碱性分子(-NH2) 碱性化合物宜用正离子模式
酸性分子（-COOH,-SO3H) 酸性化合物宜用负离子模式
如未知，可能正负模式都要做； 如正负模式都出峰，选择灵敏度高的方式