1、第四章質(zhì)譜mass spectrometry，MS1精選PPT 基本原理與質(zhì)譜儀 離子峰的主要類型 有機(jī)分子裂解類型 質(zhì)譜圖與結(jié)構(gòu)解析2精選PPT第一節(jié) 基本原理與質(zhì)譜儀 basic principle and Mass spectrometer 概述 質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析3精選PPT質(zhì)譜是分子質(zhì)量精確測定和分子式的確定及化合物結(jié)構(gòu)分析的重要工具；第一臺質(zhì)譜儀：1912年；早期應(yīng)用：原子質(zhì)量、同位素相對豐度等質(zhì)譜是化合物電離后按照離子質(zhì)量與所帶電荷數(shù)之比被儀器分離并以質(zhì)荷比與其相對強(qiáng)度記錄下來的譜圖質(zhì)譜不屬波譜范圍，質(zhì)譜圖與電磁波的波長和分子內(nèi)某種物理量的改變無關(guān)一、質(zhì)譜學(xué)基本知識4精選PPT一、

2、質(zhì)譜學(xué)基本知識 在高真空系統(tǒng)中使樣品分子電離，測定樣品的分子離子及碎片離子的質(zhì)量，所有的離子在電場和磁場的綜合作用下按質(zhì)荷比（m/z）大小依次排列而得到譜圖。對象：同位素、無機(jī)物、有機(jī)化合物、生物大分子及聚合物。作用：確定樣品分子量、分子式的確定及推斷分子結(jié)構(gòu)。5精選PPT分子量及分子式的確定分子量-分子離子峰分子式-高分辨質(zhì)譜儀測定 12C=12.000000 為基準(zhǔn) 1H=1.007823 16O=15.994914J. H. Beynon將C、H、N、O各種組合構(gòu)成的分子式的精確質(zhì)量數(shù)列成表：質(zhì)譜用質(zhì)量與豐度表6精選PPT例用高分辨質(zhì)譜儀測得分子量為150.1045，儀器的誤差是0.00

3、6，查表有 C3H12N5O2 150.099093 C5H14N2O3 150.100435 C8H12N3 150.103117 C10H14O 150.1044597精選PPT從質(zhì)譜裂解產(chǎn)生的碎片離子可以推測分子中所含的官能團(tuán)或各類化合物的特征結(jié)構(gòu)片斷從丟失的中性碎片也可以推斷分子中含有某種官能團(tuán)根據(jù)亞穩(wěn)離子推斷母離子與子離子 m*=m22/m1推斷分子結(jié)構(gòu)8精選PPT 質(zhì)譜圖由橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和棒線組成。橫坐標(biāo)標(biāo)明離子質(zhì)荷比（m/z）的數(shù)值，縱坐標(biāo)標(biāo)明各峰的相對豐度，棒線代表質(zhì)荷比的離子。圖譜中最強(qiáng)的一個峰稱為基峰，將它的強(qiáng)度定為100。丁酮的質(zhì)譜圖質(zhì)譜圖的組成9精選PPT二、 質(zhì)譜儀與

4、質(zhì)譜分析mass spectrometer and mass spectrometry計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)真空系統(tǒng) 加速區(qū)進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測器 電離部分離子分離檢測部分10精選PPT5.1.2 離子化的方法 1. 電子轟擊（EI） 2. 化學(xué)電離（CI） 3. 場致離（FI）和場解吸 （ FD ） 4. 快原子轟擊（FAB） 5. 電噴霧電離（ESI） 11精選PPT電子轟擊源electron ionization ,EI+: R1: R2: R3: R4: e+M+(M-R2)+(M-R3)+Mass Spectrum(M-R1)+12精選PPTEI 源的特點： 適用于揮發(fā)性、熱穩(wěn)定

5、的化合物，氣體和金屬蒸氣電離效率高,靈敏度高 應(yīng)用最廣，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖基本都是采用EI源得到的 結(jié)構(gòu)簡單，控溫方便EI源：可變的離子化能量 (10240eV) 對于易電離的物質(zhì)降低電子能量，而對于難電離的物質(zhì)則加大電子能量（ 常用70eV ）。電子能量電子能量分子離子增加碎片離子增加13精選PPT中性原子轟擊樣品，如ArAr+高能Ar+ 高能中性原子流試樣分子適用于極性大，相對分子量大，難揮發(fā)和熱穩(wěn)定性差的樣品缺點：400以下有基質(zhì)干擾峰，對非極性化合物不靈敏FAB電離源-1981年英國的M. Barber等人發(fā)明 FAB 14精選PPT 離子室內(nèi)的反應(yīng)氣（甲烷等；10100Pa，樣品的10310

6、5倍），電子（100240eV）轟擊，產(chǎn)生離子，再與試樣分子碰撞，產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子。 化學(xué)電離源（Chemical Ionization，CI）:最強(qiáng)峰為準(zhǔn)分子離子；譜圖簡單；不適用難揮發(fā)試樣；+氣體分子試樣分子+準(zhǔn)分子離子電子(M+1)+;(M+17) +;(M+29) +;15精選PPTEI 和 CI 譜圖例子EICI16精選PPT MALDI可使熱敏感或不揮發(fā)的化合物由固相直接得到離子。 待測物溶液與基質(zhì)溶液混合后蒸發(fā)，使分析物與基質(zhì)共生成為晶體或半晶體，用一定波長的脈沖式激光進(jìn)行照射時，基質(zhì)分子能有效的吸收激光的能量，使基質(zhì)分子和樣品分子進(jìn)入氣相并得到電離。 MALDI適用于大分子，如多

7、肽類、核酸類生物大分子和合成高分子?？傻玫絾坞姾煞肿与x子峰，無明顯碎片峰。此電離方式特別適合于飛行時間質(zhì)譜計。 基質(zhì)輔助激光解吸附電離 (MALDI)脈沖式激光17精選PPT日本科學(xué)家Koichi Tanaka （ 2002年諾貝爾化學(xué)獎-質(zhì)譜部分） 首先利用MALDI技術(shù)（波長337nm的氮激光作為激光光源），測得由雞蛋蛋白中得到的溶菌酶（lysozyme）的分子量為14306 Da。并且2M至7M的信息在圖譜中也觀測到，測定的質(zhì)量數(shù)達(dá)100872 Da 。 （1987年第二界中日質(zhì)譜研討會上最早公布，當(dāng)時他27歲，只是工程師） Tanaka K, Waki H, Ido Y, et al.

8、 Rapid Commun Mass Spectrom., 1988, 2: 151-15318精選PPT電噴霧電離（ESI） ESI 是一種使用強(qiáng)靜電場的電離技術(shù)，通過毛細(xì)管流出的樣品溶液，在電場的作用下形成帶高度電荷的霧狀小液滴，溶劑的揮發(fā)和液滴的裂分最后致使分析物以單電荷或多電荷離子的形式進(jìn)入氣相。 ESI是最軟的電離技術(shù)，通常只產(chǎn)生分子離子峰，因此可直接測定混合物，并可測定熱不穩(wěn)定的極性化合物；其易形成多電荷離子的特性可分析蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子；通過調(diào)節(jié)離子源電壓控制離子的碎裂（源內(nèi)CID）測定化合物結(jié)構(gòu)。19精選PPT美國耶魯大學(xué)John B. Fenn教授（2002年諾貝爾化

9、學(xué)獎-質(zhì)譜部分） 最早將電噴霧與質(zhì)譜成功聯(lián)接（1984年）,他不僅發(fā)明了ESI并用于生物大分子分析,而且揭示了多電荷的存在并從理論上加以闡述。 1988年在舊金山召開的美國質(zhì)譜年會上 ，展示了第一批蛋白質(zhì)分子的質(zhì)譜圖，使所有到會的人震驚。m/z 1-2000 ，測定的分子量卻達(dá)4734220精選PPT2. 質(zhì)量分析器 將離子源中形成的離子按m/z值的大小分開?？煞稚刃未艌龇治銎?，四極分析器，離子阱，飛行時間質(zhì)譜儀，傅立葉變換離子回旋共振分析器等。21精選PPT單聚焦磁場分析器收集器離子源BS1S2磁場R方向聚焦；相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚；分辨率不高22精選PPT雙聚焦分析器離子源收集器磁場電場S1S2+-方向聚焦：能量聚焦： 相同質(zhì)荷比，速度(能量)不同的離子會聚； 質(zhì)量相同，能量不同的離子通過電場和磁場時，均產(chǎn)生能量色散；兩種作用大小相等，方向相反時互補實現(xiàn)雙聚焦。23精選PPT 其他類型質(zhì)量分析器雙聚焦質(zhì)譜儀體積大；色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器的發(fā)展及儀器小型化（臺式）需要；體積小的質(zhì)量分析器：四極桿質(zhì)量分析器飛行時間質(zhì)量分析器離子阱質(zhì)量分析器體積小，操作簡單分辨率中等24精選PPT四極桿質(zhì)量分析器（Quadrupole Mass Filter）+Electron BeamABCSample