質(zhì)譜法推算結(jié)構(gòu)質(zhì)譜法是一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，用于確定分子結(jié)構(gòu)。本演示將探討其原理、應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展。作者：什么是質(zhì)譜法？定義質(zhì)譜法是一種分析物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的儀器分析方法。原理通過(guò)測(cè)量氣相離子的質(zhì)荷比來(lái)分析物質(zhì)組成。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。質(zhì)譜法的主要原理1離子化將樣品分子轉(zhuǎn)化為氣相離子。2分離根據(jù)質(zhì)荷比分離離子。3檢測(cè)檢測(cè)器記錄離子信號(hào)。4分析根據(jù)質(zhì)譜圖推斷分子結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜法的基本組成部分進(jìn)樣系統(tǒng)將樣品引入質(zhì)譜儀。離子源將樣品轉(zhuǎn)化為氣相離子。質(zhì)量分析器分離不同質(zhì)荷比的離子。檢測(cè)器記錄離子信號(hào)。樣品的制備與引入固體樣品通常需要溶解或者升華?？墒褂锰结樦苯右?。液體樣品可直接注入或者與色譜聯(lián)用。常用電噴霧離子化。氣體樣品可直接引入質(zhì)譜儀。適合揮發(fā)性有機(jī)物分析。離子化技術(shù)電子轟擊(EI)適用于揮發(fā)性有機(jī)物。產(chǎn)生大量碎片離子?；瘜W(xué)電離(CI)較溫和的離子化方法。產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子。電噴霧(ESI)適用于極性大分子?？僧a(chǎn)生多價(jià)離子?；|(zhì)輔助激光解析(MALDI)適用于大分子。樣品與基質(zhì)共結(jié)晶。質(zhì)量分析器的類型1飛行時(shí)間(TOF)2四極桿3離子阱4磁場(chǎng)扇形5傅里葉變換離子回旋共振(FT-ICR)不同類型的質(zhì)量分析器有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的分析需求。電子轟擊離子化樣品氣化樣品被加熱成氣態(tài)。電子束轟擊高能電子與分子碰撞。電子剝離分子失去電子形成正離子。碎片化分子鍵斷裂產(chǎn)生碎片離子?；瘜W(xué)電離1反應(yīng)氣引入通常使用甲烷、氨氣等作為反應(yīng)氣。2反應(yīng)氣離子化電子轟擊產(chǎn)生反應(yīng)氣離子。3離子-分子反應(yīng)反應(yīng)氣離子與樣品分子發(fā)生反應(yīng)。4質(zhì)子轉(zhuǎn)移通常發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移，形成[M+H]+離子。基質(zhì)輔助激光解析電離樣品制備樣品與基質(zhì)混合，共結(jié)晶?；|(zhì)通常為小分子有機(jī)酸。激光照射脈沖激光照射樣品-基質(zhì)混合物?；|(zhì)吸收激光能量。解析與電離基質(zhì)將能量傳遞給樣品分子，促進(jìn)樣品解析和電離。電噴霧離子化1溶液霧化樣品溶液通過(guò)帶電毛細(xì)管噴射。2液滴荷電形成帶電液滴。3溶劑蒸發(fā)液滴不斷縮小，電荷密度增加。4庫(kù)侖爆炸液滴分裂，最終形成氣相離子。離子的分離與檢測(cè)磁場(chǎng)分離利用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)不同質(zhì)荷比的離子。電場(chǎng)分離利用電場(chǎng)加速離子，根據(jù)飛行時(shí)間分離。振蕩頻率利用離子在特定場(chǎng)中的振蕩頻率分離。檢測(cè)器電子倍增器或法拉第杯檢測(cè)離子信號(hào)。飛行時(shí)間質(zhì)譜1離子加速離子在電場(chǎng)中加速。2自由飛行離子在無(wú)場(chǎng)區(qū)域飛行。3到達(dá)檢測(cè)器輕離子先到，重離子后到。4時(shí)間測(cè)量記錄離子飛行時(shí)間。四極桿質(zhì)譜四根平行桿四根平行的金屬桿，施加直流和射頻電壓。離子軌跡特定質(zhì)荷比的離子有穩(wěn)定軌跡，可以通過(guò)四極桿。掃描模式通過(guò)改變電壓，可以選擇性地讓不同質(zhì)荷比的離子通過(guò)。離子阱質(zhì)譜三維四極場(chǎng)由環(huán)形電極和兩個(gè)端帽電極組成。離子俘獲在射頻場(chǎng)中俘獲離子。質(zhì)量選擇性掃描通過(guò)改變射頻電壓，選擇性地彈出離子。串聯(lián)質(zhì)譜可以在同一空間進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜分析。傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜超導(dǎo)磁體產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。離子回旋離子在磁場(chǎng)中做回旋運(yùn)動(dòng)。激發(fā)射頻脈沖激發(fā)離子。檢測(cè)檢測(cè)離子的回旋頻率。傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域。數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)推算1質(zhì)譜圖獲取記錄離子強(qiáng)度與質(zhì)荷比的關(guān)系。2峰識(shí)別確定各個(gè)峰的質(zhì)荷比和強(qiáng)度。3分子式推斷根據(jù)分子離子峰確定分子式。4碎片分析分析碎片離子推斷結(jié)構(gòu)信息。分子式確定精確質(zhì)量高分辨率質(zhì)譜可以測(cè)定精確質(zhì)量，有助于確定元素組成。同位素分布分子離子峰的同位素分布模式可以提供元素組成信息。氮規(guī)則根據(jù)分子量的奇偶性判斷氮原子的數(shù)目。分子量的測(cè)定M+分子離子峰對(duì)應(yīng)分子的質(zhì)量，但并非總是可見。M+1同位素峰提供額外的分子量確認(rèn)。[M+H]+準(zhǔn)分子離子軟電離技術(shù)常見，質(zhì)量比分子量大1。同位素峰的分析天然豐度元素的同位素具有特定的天然豐度比例。同位素模式分子的同位素峰分布反映其元素組成。鹵素識(shí)別含鹵素分子有特征性的同位素模式。定量分析同位素峰可用于某些元素的定量分析。碎片離子的分析1鍵斷裂分子中的化學(xué)鍵斷裂形成碎片。2碎片模式不同類型的化合物有特征性的碎片模式。3重排反應(yīng)某些碎片可能經(jīng)過(guò)重排反應(yīng)。4結(jié)構(gòu)推斷根據(jù)碎片推斷分子的結(jié)構(gòu)特征。同分異構(gòu)體的區(qū)分碎片模式不同的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體可能有不同的碎片模式。離子化能結(jié)構(gòu)異構(gòu)體可能有不同的離子化能。色譜保留時(shí)間結(jié)合色譜技術(shù)可以分離和識(shí)別同分異構(gòu)體。結(jié)構(gòu)信息的獲得特征碎片某些結(jié)構(gòu)單元有特征性碎片。中性丟失觀察特定基團(tuán)的丟失。分子重排某些重排反應(yīng)提供結(jié)構(gòu)信息。串聯(lián)質(zhì)譜多級(jí)質(zhì)譜提供更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)信息。定性分析和定量分析定性分析分子量確定元素組成分析結(jié)構(gòu)鑒定定量分析外標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法同位素稀釋法質(zhì)譜法在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)鑒定確定新合成化合物的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程和產(chǎn)物分布。純度分析檢測(cè)樣品中的雜質(zhì)和污染物。代謝物分析研究有機(jī)化合物的代謝過(guò)程。質(zhì)譜法在生命科學(xué)中的應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定和定量蛋白質(zhì)。代謝組學(xué)分析生物體內(nèi)的小分子代謝物。脂質(zhì)組學(xué)研究細(xì)胞膜脂質(zhì)組成。藥物代謝研究藥物在體內(nèi)的代謝過(guò)程。質(zhì)譜法在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用污染物檢測(cè)分析環(huán)境樣品中的有機(jī)污染物。同位素分析研究環(huán)境過(guò)程和污染源追蹤。大氣化學(xué)分析大氣中的微量氣體和顆粒物。生態(tài)毒理學(xué)研究污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的行為和影響。質(zhì)譜法的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)高分辨率提高質(zhì)量分辨率和準(zhǔn)確度。高通量增加樣品分析速度。微型