1、1第第9章章 質譜分析法質譜分析法(MS)9.1 概述概述9.2 質譜儀器質譜儀器 9.2.1 進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng) 9.2.2 離子源離子源 9.2.3 質量分析器質量分析器 9.2.4 檢測器檢測器 9.2.5 質譜聯(lián)用技術質譜聯(lián)用技術9.3 質譜解析質譜解析 9.3.1 質譜中的離子質譜中的離子 9.3.2 常見有機化合物的質譜常見有機化合物的質譜 9.3.3 239.1 概述概述質譜法是通過將樣品轉化為運動的氣態(tài)質譜法是通過將樣品轉化為運動的氣態(tài)離子并按質荷比離子并按質荷比(M/Z)(M/Z)大小進行分離并記錄大小進行分離并記錄其信息的分析方法所得結果以圖譜表達，其信息的分析方法所得結果以

2、圖譜表達，即所謂的質譜圖根據(jù)質譜圖提供的信息可即所謂的質譜圖根據(jù)質譜圖提供的信息可以進行多種有機物及無機物的定性和定量分以進行多種有機物及無機物的定性和定量分析、復雜化合物的結構分析、樣品中各種同析、復雜化合物的結構分析、樣品中各種同位素比的測定及固體表面的結構和組成分析位素比的測定及固體表面的結構和組成分析等等9.1.1質譜分析法質譜分析法4質譜分析法是通過測定待測樣品離子的質質譜分析法是通過測定待測樣品離子的質荷比（荷比（mass-to-charge-ratio）來進行分析的）來進行分析的方法。方法。Overview of Mass SpectrometryMass SpectrumMas

3、s AnalyzerIonizationM+/FragmentationSample Molecule (M)9.1 概述概述59.1.2質譜儀的發(fā)展簡史質譜儀的發(fā)展簡史 1912年：年： 世界第一臺質譜裝置世界第一臺質譜裝置 1940年代年代: 質譜儀用于同位素測定質譜儀用于同位素測定 1950年代：分析石油年代：分析石油 1960年代：研究年代：研究GC-MS聯(lián)用技術聯(lián)用技術 1970年代：商品年代：商品GC-MS出現(xiàn)，計算機引入，出現(xiàn)，計算機引入， GC-MS技術基本成熟。技術基本成熟。 1980年代：大氣壓電離的年代：大氣壓電離的LC-MS出現(xiàn)出現(xiàn) 1990年代：基質輔助激光解吸飛行時

4、間年代：基質輔助激光解吸飛行時間 質質譜儀出現(xiàn)，質譜技術大量用于生物譜儀出現(xiàn)，質譜技術大量用于生物醫(yī)藥領域醫(yī)藥領域，出現(xiàn)出現(xiàn)“生物質譜生物質譜”概念。概念。9.1 概述概述69. 1.3質譜儀的分類質譜儀的分類1 有機質譜儀：有機質譜儀： 1）氣相色譜）氣相色譜-質譜聯(lián)用儀質譜聯(lián)用儀 2）液相色譜）液相色譜-質譜聯(lián)用儀質譜聯(lián)用儀 3）其他質譜儀）其他質譜儀 :傅立葉變換質譜儀傅立葉變換質譜儀 基質輔助激光解吸基質輔助激光解吸-飛行時間變質譜儀飛行時間變質譜儀2 無機質譜儀：無機質譜儀：ICP-MS3 同位素質譜儀：輕元素同位素，重元素同位素同位素質譜儀：輕元素同位素，重元素同位素4 氣體分析質

5、譜儀氣體分析質譜儀9.1 概述概述79.1.4 質譜分析基本術語質譜分析基本術語1質量數(shù)和質量范圍質量數(shù)和質量范圍 在質譜分析中，被測定的分子和原子在質譜分析中，被測定的分子和原子都是以離子形式記錄的，如果離子只帶都是以離子形式記錄的，如果離子只帶一個電荷，則離子的質荷比在數(shù)值上就一個電荷，則離子的質荷比在數(shù)值上就等于它的質量數(shù)，質譜儀的質量范圍是等于它的質量數(shù)，質譜儀的質量范圍是指儀器所能測量的離子質荷比范圍氣指儀器所能測量的離子質荷比范圍氣體分析用質譜儀的質量范圍一般從體分析用質譜儀的質量范圍一般從2100，而有機質譜儀的質量范圍一般從幾，而有機質譜儀的質量范圍一般從幾十到幾千十到幾千8

6、2分辨率分辨率分辨率表示儀器分開兩個相鄰質量數(shù)離子分辨率表示儀器分開兩個相鄰質量數(shù)離子的能力它一般定義為：對兩個相等強度的能力它一般定義為：對兩個相等強度的相鄰峰，當兩峰間的峰谷不大于其峰高的相鄰峰，當兩峰間的峰谷不大于其峰高的的10時，可認為此兩峰已經分開（圖時，可認為此兩峰已經分開（圖9-6），這時，儀器的分辨率），這時，儀器的分辨率R用下式計算：用下式計算：mmmmmR1121式中，m為質量數(shù)，且m1m2 9圖圖9-6 分辨率示意圖分辨率示意圖 103靈敏度靈敏度 靈敏度對于不同用途的質譜儀有不同的靈敏度對于不同用途的質譜儀有不同的表示方法有機質譜常用絕對靈敏度，無機表示方法有機質譜常用

7、絕對靈敏度，無機質譜常用相對靈敏度，而同位素分析質譜常質譜常用相對靈敏度，而同位素分析質譜常用豐度靈敏度用豐度靈敏度絕對靈敏度是指儀器能檢測的最小樣品絕對靈敏度是指儀器能檢測的最小樣品量目前，有機質譜儀靈敏度可優(yōu)于量目前，有機質譜儀靈敏度可優(yōu)于10-10g11 相對靈敏度是指儀器同時可檢測的大組相對靈敏度是指儀器同時可檢測的大組分與小組分的含量之比即表示儀器可測定分與小組分的含量之比即表示儀器可測定的樣品中雜質的最低相對含量，例如的樣品中雜質的最低相對含量，例如10-9 豐度靈敏度表示大豐度同位素峰的豐度靈敏度表示大豐度同位素峰的“拖拖尾尾”對相鄰小豐度同位素峰的影響對相鄰小豐度同位素峰的影響

8、 12若大豐度同位素峰強度為若大豐度同位素峰強度為IM，它對相鄰小豐，它對相鄰小豐度同位素峰的貢獻為度同位素峰的貢獻為IM+1，則：，則： 豐度靈敏度豐度靈敏度= IM/IM+1 （9-16）豐度靈敏度實際上也是一種相對靈敏度，豐度靈敏度實際上也是一種相對靈敏度，一般同位素分析用的質譜儀，其豐度靈敏一般同位素分析用的質譜儀，其豐度靈敏度為度為105106還有用分析靈敏度表示的方法，它是指輸還有用分析靈敏度表示的方法，它是指輸入的樣品量與儀器輸出信號之比，即對單入的樣品量與儀器輸出信號之比，即對單位樣品量所能產生的信號的位樣品量所能產生的信號的大小大小139.2 質譜儀器質譜儀器由進樣系統(tǒng)、離子

9、源、質量分析器、離由進樣系統(tǒng)、離子源、質量分析器、離子檢測器和記錄器組成此外，還包括子檢測器和記錄器組成此外，還包括真空系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等輔助設備根據(jù)真空系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等輔助設備根據(jù)質量分析器的工作原理不同，有單聚焦、質量分析器的工作原理不同，有單聚焦、雙聚焦、飛行時間和四極濾質器質譜雙聚焦、飛行時間和四極濾質器質譜儀儀14Inlet system Ion SourceAnalyzerIon DetectorComputerMass Spectrumm/z離子源離子源進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)質量分析器質量分析器檢測器檢測器真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)10-2-10-6Pa15氣體分析用的質譜儀進樣系統(tǒng)一般由管道、氣

10、體分析用的質譜儀進樣系統(tǒng)一般由管道、閥門、壓力表、樣品貯存器和漏口組閥門、壓力表、樣品貯存器和漏口組成它適用于室溫下氣體或易揮發(fā)液體樣成它適用于室溫下氣體或易揮發(fā)液體樣品的分析品的分析有機質譜儀常與色譜儀聯(lián)用色譜儀是質有機質譜儀常與色譜儀聯(lián)用色譜儀是質譜儀的進樣系統(tǒng)，由色譜柱流出的樣品經譜儀的進樣系統(tǒng)，由色譜柱流出的樣品經噴射式分子分離裝置將載氣分離后進入質噴射式分子分離裝置將載氣分離后進入質譜儀譜儀用于無機物分析的質譜儀，沒有專門的進用于無機物分析的質譜儀，沒有專門的進樣系統(tǒng)，一般是把要分析的樣品制成電極，樣系統(tǒng)，一般是把要分析的樣品制成電極，置于離子源中，靠高頻高壓使它置于離子源中，靠高頻

11、高壓使它電離電離9.2.1 進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)9.2 質譜儀器質譜儀器169.2.2 離子源離子源l質譜分析的對象是樣品離子，應首先質譜分析的對象是樣品離子，應首先把樣品分子或原子電離成離子，用于把樣品分子或原子電離成離子，用于產生離子的裝置叫離子源，主要有電產生離子的裝置叫離子源，主要有電子電離源、化學電離源、火花電離源子電離源、化學電離源、火花電離源和高頻火花源等和高頻火花源等 9.2 質譜儀器質譜儀器17 1 電子電離源電子電離源(electron ionization EI)l利用高速電子轟擊試樣分子使它電離利用高速電子轟擊試樣分子使它電離的離子源稱為電子電離源的離子源稱為電子電離源l它

12、是由電熱陰極發(fā)射的電子，在正電它是由電熱陰極發(fā)射的電子，在正電位作用下進入電離室，前進過程中與位作用下進入電離室，前進過程中與進入電離室的樣品分子碰撞若電子進入電離室的樣品分子碰撞若電子的能量大于樣品分子的電離電位，碰的能量大于樣品分子的電離電位，碰撞的結果將導致樣品分子的電離，所撞的結果將導致樣品分子的電離，所產生的正離子在靜電場的加速下進入產生的正離子在靜電場的加速下進入分析器分析器18 1 電子電離源電子電離源(electron ionization EI)19 電子電離源中分子離子及碎片離子的形成電子電離源中分子離子及碎片離子的形成ABCDABCD+ 2e-e-ABAACD+ BCD+

13、 BCD+BC+ D+ AB+B + A+A + B+ CD+D + C+C + D+ABCDADBC+ AD+ BC+BCADABCD + ABCD(ABCD)2BCD+ ABCDA+形成分子離子形成分子離子裂解成碎片離子裂解成碎片離子裂解重排裂解重排裂解碰撞裂解碰撞 1 電子電離源電子電離源(electron ionization EI)20電子電離源的特點：電子電離源的特點： 1 電離電壓：電離電壓：70eV2 加一小磁場增加電離幾率。加一小磁場增加電離幾率。3 EI源碎片離子多，結構信息豐富，有標準化合物源碎片離子多，結構信息豐富，有標準化合物質譜庫。質譜庫。4 樣品在氣態(tài)下電離，不能

14、汽化的樣品不能分析，樣品在氣態(tài)下電離，不能汽化的樣品不能分析，主要用于氣主要用于氣-質聯(lián)用儀。質聯(lián)用儀。5 有些樣品得不到分子離子。有些樣品得不到分子離子。6 適用于分子量低于適用于分子量低于1000的樣品。的樣品。 1 電子電離源電子電離源(electron ionization EI)21 2 化學電離源化學電離源(chemical ionization CI)l利用反應氣的離子與試樣分子碰撞使它電離利用反應氣的離子與試樣分子碰撞使它電離的離子源稱為化學電離源結構同的離子源稱為化學電離源結構同EI，一般，一般儀器儀器EI和和CI可以互相切換。可以互相切換。l 在化學電離源中，試樣的電離是由

15、反應氣在化學電離源中，試樣的電離是由反應氣離子同樣品分子反應產生的現(xiàn)以離子同樣品分子反應產生的現(xiàn)以CH4作為作為反應氣，反應氣，XH為樣品氣說明化學電離的過為樣品氣說明化學電離的過程程22在電離室中，樣品氣含量僅為反應氣的千在電離室中，樣品氣含量僅為反應氣的千分之一左右，因此，在電子的轟擊下，主分之一左右，因此，在電子的轟擊下，主要是反應氣電離：要是反應氣電離：CH4e-CH4CH3CH2CH CH2+H+其中，碎片離子主要是其中，碎片離子主要是CH4和和CH3 2 化學電離源化學電離源(chemical ionization CI)23它們又與反應氣作用，生成新的離子：它們又與反應氣作用，生

16、成新的離子： CH4CH4CH5CH3 CH3CH4C2H5H2樣品分子經離子樣品分子經離子-分子反應，總共生成分子反應，總共生成XH2+、X+、A+和和B+等正離子檢測這些離子，就等正離子檢測這些離子，就可以獲得有關樣品的質譜可以獲得有關樣品的質譜 2 化學電離源化學電離源(chemical ionization CI)24 2 化學電離源化學電離源(chemical ionization CI)+ Re-RRRRH+ (R-H)反應氣的反應反應氣的反應CH5+ CH4+ CH3CH4C2H5+ CH3+ H2CH4C2H3+C3H5+甲烷為反應氣時甲烷為反應氣時主要存在主要存在形式形式+

17、RMHRH+ M+ R + H2C10H21RH+ C10H22+ MR + M+R+ C2H5+M+ C2H5+M+ NH4+M+ NH4+M+ e-(thermal)MM加氫反應，樣品對質子親和力強加氫反應，樣品對質子親和力強烷烴脫氫反應，對質子親和力弱烷烴脫氫反應，對質子親和力弱電荷交換電荷交換形成加和離子形成加和離子形成負自由基離子形成負自由基離子由反應氣產生由反應氣產生反應氣和樣品共同決定產物的形式反應氣和樣品共同決定產物的形式25 3 電噴霧電離源電噴霧電離源(electrospray ionization ESI)結構：噴嘴（金屬毛細管），霧化氣，干燥氣結構：噴嘴（金屬毛細管），

18、霧化氣，干燥氣(curtain gas)原理：噴霧原理：噴霧 蒸發(fā)蒸發(fā) 電壓電壓106V/m離子在電壓差和壓力差的驅使下向下游移動離子在電壓差和壓力差的驅使下向下游移動26電噴霧源電噴霧源(ESI)的特點：的特點：1 1 電噴霧源屬軟電離技術，只產生分子離子，電噴霧源屬軟電離技術，只產生分子離子， 不產生碎片離子。不產生碎片離子。2 2 產生的離子常常帶有多電荷，尤其是生物大分子。產生的離子常常帶有多電荷，尤其是生物大分子。3 3 適用于強極性，大分子量的樣品分析。適用于強極性，大分子量的樣品分析。 如肽，蛋白質，糖等。如肽，蛋白質，糖等。4 4 主要用于液相色譜主要用于液相色譜- -質譜聯(lián)用

19、儀。質譜聯(lián)用儀。 3 電噴霧電離源電噴霧電離源(electrospray ionization ESI)27 4 高頻火花源高頻火花源l利用高頻火花放電使試樣分子電離的離子利用高頻火花放電使試樣分子電離的離子源稱為高頻火花源源稱為高頻火花源l它適用于分析難以蒸發(fā)的金屬、半導體、它適用于分析難以蒸發(fā)的金屬、半導體、絕緣體等固體材料被分析樣品加工成棒絕緣體等固體材料被分析樣品加工成棒狀電極，或與石墨混和壓制成電極兩極狀電極，或與石墨混和壓制成電極兩極間施加間施加10100kV的脈沖高頻電壓，使電的脈沖高頻電壓，使電極在真空中發(fā)生火花放電，從而使電極上極在真空中發(fā)生火花放電，從而使電極上的樣品蒸發(fā)并

20、的樣品蒸發(fā)并電離電離28作用：將離子源產生的離子按質荷比作用：將離子源產生的離子按質荷比m/z的大小分開的大小分開 ion separation1 單聚焦分析器單聚焦分析器 (single focusing mass analyzer)2 雙聚焦分析器雙聚焦分析器 (double focusing mass analyzer)3 四極桿分析器四極桿分析器 (quadrupole analyzer)4 離子阱分析器離子阱分析器 (Ion trap analyzer)5 飛行時間分析器飛行時間分析器 (time-of-flight analyzer)6 富立葉變換離子回旋共振富立葉變換離子回旋共振

21、 (Fourier transform ion cyclotron resonance)9.2.3 質量分析器質量分析器9.2 質譜儀器質譜儀器29 1單聚焦分析器單聚焦分析器 (single focusing mass analyzer) 9.2.3 質量分析器質量分析器不同質量的離子可通不同質量的離子可通過改變磁場強度或過改變磁場強度或A, B間的加速電壓使之間的加速電壓使之依次通過出口狹縫依次通過出口狹縫1）結構）結構：扇形磁場：扇形磁場可以是可以是180 90 60 等等302）原理：）原理：R31結論：結論：1 離子的離子的m/z大，偏轉半徑也大，通過磁場大，偏轉半徑也大，通過磁場

22、可以把不同離子分開可以把不同離子分開2 在一定磁感應強度在一定磁感應強度B下，改變加速電壓下，改變加速電壓V 可以使不同離子先后通過檢測器，可以使不同離子先后通過檢測器， 實現(xiàn)質量掃描，得到質譜。實現(xiàn)質量掃描，得到質譜。3）特點）特點 結構簡單，操作方便結構簡單，操作方便 分辨率低分辨率低32 雙聚焦分析器是指同時實現(xiàn)方向聚焦和能雙聚焦分析器是指同時實現(xiàn)方向聚焦和能量（速度）聚焦它可克服單聚焦分析器量（速度）聚焦它可克服單聚焦分析器中，即使是中，即使是m/e相同的離子，因初始能量不相同的離子，因初始能量不同而不能全部聚焦在一起的缺點，從而使同而不能全部聚焦在一起的缺點，從而使儀器的分辨率顯著提

23、高儀器的分辨率顯著提高 2 雙聚焦分析器雙聚焦分析器 (double focusing mass analyzer) 33結構：磁場、電場任意結構：磁場、電場任意順序組合順序組合原理：單聚焦分析器分原理：單聚焦分析器分辨率低的主要原因在于辨率低的主要原因在于它不能進行能量聚焦。它不能進行能量聚焦。 雙聚雙聚焦分析器具有能量焦分析器具有能量聚焦和方向聚焦的特點聚焦和方向聚焦的特點特點：分辨率高特點：分辨率高(150,000)(方向焦面方向焦面)(能量焦面能量焦面)動能大，投射到動能大，投射到+ +極極動能小，在動能小，在- -極放電極放電一定能量的離子到達出口一定能量的離子到達出口同能量的離子匯

24、聚同能量的離子匯聚EemvEVRmveVRmveEee222221,34雙聚焦質量分析器是將一靜電場分析器置雙聚焦質量分析器是將一靜電場分析器置于離子源和磁分離器之間當質量為于離子源和磁分離器之間當質量為m、電荷為電荷為e的離子通過一個與其飛行方向垂直的離子通過一個與其飛行方向垂直的強度為的強度為E的電場時，則要受到一個的電場時，則要受到一個FeE的力，這個恒定的力將使離子偏轉進入一的力，這個恒定的力將使離子偏轉進入一個圓弧形軌道，軌道的半徑為個圓弧形軌道，軌道的半徑為re v能量聚焦能量聚焦35根據(jù)所受力的大小與粒子的離心力相等可得根據(jù)所受力的大小與粒子的離心力相等可得因進入靜電分析器前，該

25、離子在加速電因進入靜電分析器前，該離子在加速電場場V中所獲得的動能為中所獲得的動能為eV，即，即mv2/2=eV，代入式（代入式（9-17）中得）中得ermveE2 (9-17)ereVeE2EVre2（9-18） 36由式（由式（9-18）可知，粒子的質量不是一個）可知，粒子的質量不是一個參變量，因而靜電分析器分析的不是質參變量，因而靜電分析器分析的不是質量它實際上分析的是能量，即能夠選擇量它實際上分析的是能量，即能夠選擇具有一定能量的離子使之通過一定直徑的具有一定能量的離子使之通過一定直徑的靜電分析器經能量選擇的離子束隨后進靜電分析器經能量選擇的離子束隨后進入磁分析器，它所受的磁場作用力入

26、磁分析器，它所受的磁場作用力FHev，離子作圓周運動的向心力與磁場作用力平離子作圓周運動的向心力與磁場作用力平衡，即衡，即Hevrmvm2mHervmv方向聚焦方向聚焦37代入代入mv2/2=eV得得 離子運動的半徑離子運動的半徑rm取決于磁場強度取決于磁場強度H、離子、離子的質荷比的質荷比m/e以及加速電壓以及加速電壓V若保持若保持H和和V不變，則離子運動的半徑不變，則離子運動的半徑rm僅取決于離子僅取決于離子本身的質荷比本身的質荷比m/e，m/e不同的離子，由于運動半徑不同，在不同的離子，由于運動半徑不同，在磁分析器中被分開隨即用照相底片攝取譜磁分析器中被分開隨即用照相底片攝取譜圖，即可獲

27、得完整的質譜圖圖，即可獲得完整的質譜圖 emVHrm2138通常在質譜儀中，出射狹縫的位置是固定通常在質譜儀中，出射狹縫的位置是固定的，故一般采用固定加速電壓的，故一般采用固定加速電壓V而連續(xù)改而連續(xù)改變磁場強度變磁場強度H（磁場掃描）的方法；或固（磁場掃描）的方法；或固定磁場強度定磁場強度H而連續(xù)改變加速電壓而連續(xù)改變加速電壓V（電場（電場掃描）的方法，使不同質荷比的離子依次掃描）的方法，使不同質荷比的離子依次通過狹縫，到達收集器，從而獲得質譜通過狹縫，到達收集器，從而獲得質譜圖圖39 3 四極桿分析器四極桿分析器 (quadrupole mass analyzer) 四極濾質器，四極濾質器

28、， quadrupole mass filter結構結構: 四根棒狀電極，相對的兩個電極相連，四根棒狀電極，相對的兩個電極相連，形成四極場形成四極場 1，3棒：棒：+(Vdc + Vrf) 2，4棒：棒：- (Vdc+ Vrf )特點：掃描速度快，靈敏度高。特點：掃描速度快，靈敏度高。 適用于適用于GC-MS。9.2.3 質量分析器質量分析器40四根棒狀電極四根棒狀電極加速電壓加速電壓5-15V 3 四極桿分析器四極桿分析器41原理：原理：在一定的在一定的Vdc Vrf 下下 ， 只有一定質量的離只有一定質量的離 子子可通過四極場，到達可通過四極場，到達檢測器，其他質量的檢測器，其他質量的離子

29、碰到四極桿被吸離子碰到四極桿被吸收，在另外的收，在另外的Vdc Vrf 下可接收到另外質量下可接收到另外質量的離子。在一定的（的離子。在一定的（Vdc/Vrf)下，連續(xù)改變下，連續(xù)改變Vrf或或Vdc可實現(xiàn)質量掃可實現(xiàn)質量掃描。描。424 飛行時間分析器飛行時間分析器(time-of-flight analyzer, TOF）正離子在電場作用下被加速正離子在電場作用下被加速所有離子同時飛越長度為所有離子同時飛越長度為L的無場空間，先后到達檢測器的無場空間，先后到達檢測器22222/)(2121tLVemtLmmveVV,L不變時，不變時， t由由m/e決定決定一般，一般，1-30 s434 飛

30、行時間分析器飛行時間分析器44特點：特點：簡單、耐用，無質量范圍限制。簡單、耐用，無質量范圍限制。取樣速度快，適用于快速取樣速度快，適用于快速GC/MS；分析適用；分析適用于脈沖離子化方式（如于脈沖離子化方式（如MALDI）的大分子量的）的大分子量的多肽、蛋白質。多肽、蛋白質。早期分辨率低的問題通過延遲萃取技術等已早期分辨率低的問題通過延遲萃取技術等已經得到經得到解決。解決。4 飛行時間分析器飛行時間分析器459.2.4 檢測器檢測器 (detector)1 電子倍增器電子倍增器 electron photon multiplier2 光子倍增器光子倍增器 photon multiplier3

31、 法拉第杯法拉第杯 Faraday cup4 陣列檢測器陣列檢測器 array detectors9.2 質譜儀器質譜儀器46電子倍增器電子倍增器479.2.5 質譜分析法的應用質譜分析法的應用1 GC-MS聯(lián)用分析聯(lián)用分析 A GC-MS定性分析定性分析 1） 分析條件的設定分析條件的設定 GC條件：同普通條件：同普通GC MS條件：掃描方式，掃描范圍，條件：掃描方式，掃描范圍，掃描速度掃描速度, 燈絲電流，倍增器電壓等燈絲電流，倍增器電壓等 2）定性分析）定性分析 數(shù)據(jù)的采集：進樣，電離，質譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的采集：進樣，電離，質譜數(shù)據(jù)的采集采集 48B GC-MS定量分析定量分析 GC-MS定

32、量分析依據(jù)：定量分析依據(jù)： 含量含量W=F 峰面積峰面積A 用總離子色譜圖定量用總離子色譜圖定量 用質量色譜圖（提取離子色譜圖）定量用質量色譜圖（提取離子色譜圖）定量 用選擇離子色譜圖定量用選擇離子色譜圖定量 GC-MS定量分析方法：定量分析方法： 外標法外標法 內標外標法內標外標法492 LC-MS聯(lián)用分析聯(lián)用分析 A LC LC-MS 聯(lián)用儀聯(lián)用儀 (LC-MS) 組成：組成： LC：普通：普通LC MS：帶有電噴霧源（：帶有電噴霧源（ESI）的質譜儀，）的質譜儀， 可以是：可以是： 四極桿（四極桿（Q）質譜儀）質譜儀 離子阱（離子阱（Trap)質譜儀質譜儀 飛行時間（飛行時間（TOF）

33、MS-MS： 三級四極（三級四極（Q-Q-Q）質譜儀）質譜儀 混合（混合（Q-TOF）質譜儀）質譜儀 多級多級MS 數(shù)據(jù)系統(tǒng)：計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)：計算機 蛋白質庫蛋白質庫 50B LC-MS定性定性分析分析 1 ）分析條件的選擇分析條件的選擇 LC條件的選擇條件的選擇 電噴霧條件電噴霧條件 MS條件條件 2 ）定性分析定性分析 分子量確定：（分子量確定：（M+1）（）（M-1） 多電荷多電荷 MS-MS聯(lián)用測定子離子譜聯(lián)用測定子離子譜C LC-MS定量定量分析分析 質量色譜圖質量色譜圖 多反應監(jiān)測多反應監(jiān)測（MRM）519.3 質譜解析質譜解析9.3.1 質譜中的離子質譜中的離子1 分子離子分子離

34、子M + e-+ 2e-MMorC2H5OHC2H5NH2CH3CH2CH3CHCHCH3CH2CH3HCCH3雙鍵或環(huán)狀結構、有機酸、醇等的分雙鍵或環(huán)狀結構、有機酸、醇等的分子離子峰強度大子離子峰強度大M52分子離子峰的判斷分子離子峰的判斷1. 一般在質譜的最右端一般在質譜的最右端2. 有合理的質量丟失（丟失的質量數(shù)不應為有合理的質量丟失（丟失的質量數(shù)不應為4-14; 20-25；37；38；5053；65；66）3. 分子量符合氮規(guī)則分子量符合氮規(guī)則NN的個數(shù)為奇數(shù)，分子量為奇數(shù)的個數(shù)為奇數(shù)，分子量為奇數(shù)NN的個數(shù)為的個數(shù)為0,2,40,2,4等偶數(shù)，分子量為偶數(shù)等偶數(shù)，分子量為偶數(shù)（NN

35、為奇數(shù)價，偶數(shù)分子量）為奇數(shù)價，偶數(shù)分子量）9.3.1 質譜中的離子質譜中的離子532 碎片離子碎片離子EI(1) 自由基引發(fā)的斷裂自由基引發(fā)的斷裂 斷裂斷裂R1CH2CH2YR2R1CH2+CH2YR2R1+CH2OHR1CH2OH31zm/醇的特征離子醇的特征離子R1+CH2NH2R1CH2NH230zm/伯胺伯胺5443zm/R1+R1CH2CHCH2R1CH2CHCH2CH2CHCH2雙鍵雙鍵酮酮91zm/烷基苯烷基苯R+CH2RCH2RCH2R1+R1R2COR2COR2=CH355(2) 正電荷引發(fā)的斷裂正電荷引發(fā)的斷裂YR2R1R2YR1+雙電子轉移雙電子轉移CH3H3CCH2O

36、+CH2CH3CH2OC2H5+CH3CH2H3CCH2OCH2CH3OC2H5斷裂（幾率大）斷裂（幾率大）電荷引發(fā)（幾率?。╇姾梢l(fā)（幾率小）59zm/29zm/斷裂斷裂i56(3) 斷裂斷裂無無 電子和電子和 電子的烷烴電子的烷烴n分枝處易斷裂、易丟失最大烷基分枝處易斷裂、易丟失最大烷基CH3+C2H5CCH3CH3C2H5CH3CCH3CH3C2H5CH3CCH3CH357(4) 環(huán)烯的斷裂環(huán)烯的斷裂Retro-Diels-Alder反應反應+583 同位素離子同位素離子一般質量數(shù)大于分子離子一般質量數(shù)大于分子離子同位素峰的強度取決于同位素的種類和豐度同位素峰的強度取決于同位素的種類和豐

37、度根據(jù)同位素峰強度比可以估計該元素的個數(shù)根據(jù)同位素峰強度比可以估計該元素的個數(shù)同位素峰強度符合同位素峰強度符合 規(guī)則規(guī)則nba)( nba輕同位素豐度輕同位素豐度重同位素豐度重同位素豐度同位素元素的個數(shù)同位素元素的個數(shù)593 同位素離子同位素離子12C和和13C 100:1.1有有1個個C時，時，(100+1.1)1 ；M+1峰的強度：（峰的強度：（M+1）/M=1.1/100 2個個C時，時， (100+1.1)2 =1002+21001.1+ 1.12 ；M+1峰強度：（峰強度：（M+1）/M = 21001.1/ 1002 = 2.2%M+2峰強度：（峰強度：（M+2）/M = 1.12

38、 / 1002 = 0.0121%603 同位素離子同位素離子35Cl和和37Cl100:32.5 3:150 5231CH3ClCH2Cl2CH235Cl35ClCH235Cl37ClCH237Cl35ClCH237Cl37ClCHCl333133111幾率幾率84 86 88961118 120 122 124272791614 重排離子重排離子麥氏重排麥氏重排 (Mclafferty)含有含有含有含有 氫原子氫原子CXX = O, N, S, COCCH2CH2CH2HHCOHCH2H+CH2CH244zm/CHCH2CH2CH2OH+CHRCH2HRHHCH292zm/629.3 質譜

39、解析質譜解析9.3.2 常見有機化合物的質譜常見有機化合物的質譜1烴類烴類 強度隨著分子質量的增加而減弱；強度隨著分子質量的增加而減弱；呈現(xiàn)呈現(xiàn)C Cn nH H2n+12n+1系列碎片離子峰系列碎片離子峰C3C3，C4C4的碎片出現(xiàn)幾率大；的碎片出現(xiàn)幾率大；M-15M-15峰極弱或觀察不到峰極弱或觀察不到5743,/zmA A、直鏈烷烴、直鏈烷烴M63支鏈烷烴的支鏈烷烴的 更弱更弱支鏈處容易斷裂，產生的仲或叔碳正離子支鏈處容易斷裂，產生的仲或叔碳正離子，碎片離子強度大，碎片離子強度大CH3(CH2)3CH(CH2)9CH3CH357571691698585141141B B、支鏈烷烴、支鏈烷

40、烴1烴類烴類M641烴類烴類65D D 烯烴烯烴易發(fā)生易發(fā)生鍵斷裂，出現(xiàn)鍵斷裂，出現(xiàn)C Cn nH H2n-1 2n-1 （41+14n41+14n）烯烴特征峰）烯烴特征峰可發(fā)生麥氏重排產生離可發(fā)生麥氏重排產生離子峰子峰C Cn nH H2n2n（42+14n42+14n）RCH2CH2CH2CHCH2RCHCH2+CH2CHCH31烴類烴類C C 環(huán)烷烴易發(fā)生環(huán)烷烴易發(fā)生斷裂，得到環(huán)的碎片斷裂，得到環(huán)的碎片C Cn nH H2n-1 2n-1 66E E 芳烴芳烴芐基容易斷裂生成正離子芐基容易斷裂生成正離子R+CH2RCH291zm/1烴類烴類易發(fā)生易發(fā)生鍵斷裂，生成鍵斷裂，生成m/Z=91

41、m/Z=91的的C C7 7H H7 7+ +，C C5 5H H5 5+ + （m/Z=65m/Z=65），）， C C3 3H H3 3+ + （ m/Z=38m/Z=38） C Cn nH Hm m:38, 39, 50-:38, 39, 50-22,63-65,75-78 22,63-65,75-78 發(fā)生麥氏重排生成發(fā)生麥氏重排生成m/Z=92m/Z=92的的C C7 7H H8 8+ +679.3 質譜解析質譜解析9.3.2 常見有機化合物的質譜常見有機化合物的質譜2 醇和酚醇和酚醇醇斷裂斷裂31zm/1 Mzm/脫水脫水18 Mzm/R+CH2ROHCH2OHCROHHHCHRO

42、H + HCH2OHCHHRCH2OH2CH2RCH2CH2RC Cn nH H2n+12n+1O O+ +689.3 質譜解析質譜解析9.3.2 常見有機化合物的質譜常見有機化合物的質譜酚酚較強的分子離子較強的分子離子苯的特征苯的特征28MOHOHH-CO-H異構化異構化94zm/65zm/699.3 質譜解析質譜解析9.3.2 常見有機化合物的質譜常見有機化合物的質譜麥氏重排麥氏重排3 醛和酮醛和酮斷裂斷裂4 酯和酸酯和酸COCORCOOH45zm/酸酸C Cn nH H2n-12n-1O O+ +C Cn nH H2n-12n-1O O2 2+ +M-1H-CO (m/z=29)R+R+

43、OR+709.3 質譜解析質譜解析9.3.2 常見有機化合物的質譜常見有機化合物的質譜5 胺胺脂肪胺脂肪胺伯胺伯胺仲胺、叔胺仲胺、叔胺斷裂斷裂4430,/zm碎片離子進一步重排碎片離子進一步重排R1+CH2NH2R1CH2NH230zm/44zm/R1+R1CHNHCH3CHNH2CH3H芳胺芳胺與酚類似與酚類似C Cn nH H2n+22n+2N N+ +71總結總結側鏈碳原子處最易斷裂，取代基大的優(yōu)側鏈碳原子處最易斷裂，取代基大的優(yōu)先斷裂。先斷裂。飽和環(huán)在側鏈部位飽和環(huán)在側鏈部位斷裂。斷裂。雙鍵，芳環(huán)和雜環(huán)的雙鍵，芳環(huán)和雜環(huán)的M+穩(wěn)定，易發(fā)生穩(wěn)定，易發(fā)生斷裂斷裂含有雜原子的化合物易產生含有雜原子的化合物易產生斷裂斷裂羰基化合物易產生羰基化合物易產生斷裂斷裂72低質量端的低質量端的常見離子常見離子官能團官能團化學式化學式m/e烷基烷基C Cn nH H2n+12n+115 29 43 57 71 85烯基、環(huán)烷基烯基、環(huán)烷基 C Cn nH H2n-12n-127 41 55 69 83 97芳烴芳烴C