1、第19章質(zhì)譜，質(zhì)譜，高一華，儀器分析部，22896376，四個(gè)有機(jī)光譜，紫外-可見吸收光譜：分子的共軛體系紅外光譜：特征官能團(tuán)的測(cè)定核磁共振光譜：氫和碳核的化學(xué)環(huán)境質(zhì)譜：預(yù)測(cè)有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的精確分子量和碎片離子信息。三聚氰胺，二甲基亞硝胺，氟乙酸甲酯，解決“什么”問題，離子，質(zhì)荷比(m/z)，質(zhì)譜，本章內(nèi)容，19.1質(zhì)譜儀，19.2質(zhì)譜圖及相關(guān)概念，19.3質(zhì)譜的應(yīng)用，19.4質(zhì)譜，19.1質(zhì)譜儀，1。概述，質(zhì)譜，使用電離技術(shù)，唯一可以確定分子量的方法是特別適合于確定生物大分子(幾十萬)的分子量。CH3-CH2-CH32，CH3-CH2-CH3，質(zhì)荷比計(jì)算，質(zhì)荷比=，質(zhì)量，荷數(shù)，樣品分子，

2、質(zhì)譜分析過程，氣態(tài)離子，根據(jù)m/z分離，質(zhì)譜分析，首先電離分子，然后在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下，利用質(zhì)荷比的差異分離和檢測(cè)離子質(zhì)譜分析過程，相對(duì)強(qiáng)度，質(zhì)譜圖，基礎(chǔ)峰，質(zhì)荷比，根據(jù)質(zhì)荷比確定化合物的分子量分子式和結(jié)構(gòu)式推斷，峰強(qiáng)定量分析，1911，世界上第一臺(tái)質(zhì)譜儀(JJ湯姆遜)，40年代，同位素和無機(jī)元素分析，50年代和60年代：有機(jī)物分析，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。80年代：出現(xiàn)了新的質(zhì)譜技術(shù)，如基質(zhì)輔助激光解吸電離源、電噴霧電離源、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等。 諾貝爾價(jià)格在1922年和2002年，質(zhì)譜的歷史，質(zhì)譜儀的分類，有機(jī)質(zhì)譜儀的策略，同位素質(zhì)譜儀，氣體分析質(zhì)譜儀，有機(jī)質(zhì)譜儀，(1)質(zhì)譜儀的性能指

3、標(biāo)，1。分辨率：分離相鄰質(zhì)量離子的能力(1)第二，質(zhì)譜儀，什么是分離？相鄰峰的強(qiáng)度相等，當(dāng)兩個(gè)峰之間的峰谷不超過峰高的10%時(shí)，這兩個(gè)峰可以認(rèn)為是分離的。分辨率計(jì)算示例：h，R10000，高分辨率質(zhì)譜儀，實(shí)際工作測(cè)量：2。質(zhì)量測(cè)定范圍：離子質(zhì)荷比范圍，無機(jī)質(zhì)譜儀：2 250有機(jī)質(zhì)譜儀：1萬，3。靈敏度：儀器可檢測(cè)的最小樣品量，(2)質(zhì)譜儀、取樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析儀、間歇進(jìn)樣的結(jié)構(gòu)；直接探針注射；色譜注射。(1)間歇進(jìn)樣系統(tǒng)：氣體、低沸點(diǎn)和揮發(fā)性液體、中等蒸汽壓固體(2)直接探針進(jìn)樣：高沸點(diǎn)液體和固體，低蒸汽壓樣品衍生后，如葡萄糖變成三甲基硅醚衍生物(3)色譜進(jìn)樣：色譜-質(zhì)譜儀器，色譜分離后

4、，餾分通過界面直接引入離子源。離子源將樣品分子電離成離子，并給予它們一定的能量?；瘜W(xué)電離：在水溶液或熔融狀態(tài)下產(chǎn)生自由移動(dòng)離子的過程。物理電離：分子和原子在外部能量的作用下形成離子的過程。硬離子源：高電離能軟離子源：低電離能，根據(jù)離子源提供的能量，不同的分子需要不同的電離能，所以選擇不同的離子源；不同的電離方法產(chǎn)生不同的質(zhì)譜，所以要根據(jù)需要選擇合適的離子源。離子源的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)分析結(jié)果有很大影響，被稱為“質(zhì)譜儀的心臟”，它包括電子轟擊電離源、化學(xué)電離源、場(chǎng)電離源、電噴霧電離源、大氣壓化學(xué)電離源(APCI)、基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)、電子轟擊源(EI)。，分子離子，離子源閃光，轟擊能量

5、：70 eV，有機(jī)化合物的電離能：715 eV，M1，M2，M3，碎裂，重排，加成反應(yīng)，BCD，A，B，A，C，B，B，C，D，C，C，D，C，C，C，D，碎裂電離，EI源質(zhì)譜，通常沒有分子離子峰；有許多離子碎片和豐富的結(jié)構(gòu)信息；有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(EI源是唯一的；70 eV)；僅適用于易氣化和熱穩(wěn)定的化合物。離子室中的反應(yīng)氣體(甲烷等。)；超過樣品濃度的1000倍)，首先被電子轟擊產(chǎn)生離子。反應(yīng)氣體離子與樣品分子反應(yīng)，使樣品電離。(2)化學(xué)電離源(ci)，離子源閃光，甲烷電離，甲烷離子與分子反應(yīng)生成加合離子，90%，分子-離子反應(yīng)過程：加合離子與樣品分子反應(yīng)，采用CI源，圖譜簡(jiǎn)單，分子量易于測(cè)

6、量，CI源的質(zhì)譜，ei譜與CI譜的比較，EI譜與CI譜。譜圖簡(jiǎn)單；僅適用于易氣化和熱穩(wěn)定的化合物。電離源的特性：(3)場(chǎng)電離源，電壓：7-10千伏；d1 mm強(qiáng)電場(chǎng)誘導(dǎo)樣品的電離能為12-13 eV，分子離子的峰強(qiáng)。碎片離子峰很少。僅適用于易氣化和熱穩(wěn)定的化合物。(4)電噴霧電離源，屬于軟電離技術(shù)，產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子；適用于極性強(qiáng)、分子量大的樣品分析；如肽、蛋白質(zhì)、糖等。電噴霧電離源的最大特點(diǎn)是容易形成多電荷離子；主要用于液相色譜-質(zhì)譜分析。電噴霧離子源的特點(diǎn)：肌紅蛋白電噴霧質(zhì)譜，(5)大氣壓化學(xué)電離(APCI)，準(zhǔn)分子離子峰；液相色譜-質(zhì)譜；中極性物質(zhì)一種新型軟電離有機(jī)質(zhì)譜；通過引入基質(zhì)分子，使

7、待測(cè)分子不產(chǎn)生碎片，解決了非揮發(fā)性和熱不穩(wěn)定生物大分子的解吸和電離問題，是分析難揮發(fā)性有機(jī)物的重要手段之一，廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)和制藥企業(yè)的藥物開發(fā)、科研領(lǐng)域的生物分析和化學(xué)檢測(cè)，以及安全部門的核輻射、化學(xué)物質(zhì)和生物病原體的監(jiān)測(cè)。簡(jiǎn)介：基質(zhì)輔助激光解吸電離(maldi)，質(zhì)譜離子源應(yīng)用范圍，M.W，極性，ei/ci(氣相色譜)fi，apci(高效液相色譜)，ESI(高效液相色譜)，MALDI，3。質(zhì)量分析器，根據(jù)離子源中產(chǎn)生和加速的離子的質(zhì)荷比，磁分析器(單焦點(diǎn)、雙焦點(diǎn))、飛行時(shí)間分析器、四極質(zhì)量過濾器、離子阱探測(cè)器、離子回旋共振分析器，(1)磁分析器，其中離子在加速后進(jìn)入磁場(chǎng)，并在磁場(chǎng)作用下作

8、勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在某些b和u下，m/z不同，r不同(質(zhì)量色散)，這通常保持u和r不變。掃描b獲得質(zhì)譜圖，單聚焦質(zhì)譜儀，定向聚焦：相同的質(zhì)荷比和不同的入射方向具有低的會(huì)聚分辨率(5000)，雙聚焦質(zhì)譜儀和靜電分析器具有相同的質(zhì)荷比和不同的速度(能量)。不同的質(zhì)荷比和不同的到達(dá)時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)分離，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，掃描速度快，靈敏度高。飛行時(shí)間閃光，(2)飛行時(shí)間分析器，(3)四極質(zhì)量過濾器，在離子進(jìn)入可變電場(chǎng)后，具有適當(dāng)曲率半徑的離子可以通過中心孔徑到達(dá)檢測(cè)器。不同m/e離子的檢測(cè)可以通過改變U和V并保持U/V比值不變來實(shí)現(xiàn)。成本低，傳輸效率高，掃描速度快，分辨率低，四極質(zhì)量過濾器閃光燈1，接收和放大弱離子

9、流信號(hào)，4。檢測(cè)系統(tǒng)、電子倍增器和質(zhì)譜儀需要在高真空下工作：離子源(10-410-5 Pa)質(zhì)量分析儀(10-6 Pa)，大量的氧氣會(huì)燒壞離子源的燈絲；用于加速離子的幾千伏高電壓會(huì)引起放電；引起額外的離子分子反應(yīng)，改變裂解模式，并使光譜復(fù)雜化；影響敏感度。在真空系統(tǒng)中，真空度越高，帶電粒子的平均自由程越大，碰撞越困難。平均自由程：粒子在每?jī)纱芜B續(xù)碰撞之間的平均自由程。19.2質(zhì)譜圖和相關(guān)概念，1。質(zhì)譜圖和質(zhì)譜圖。主要類型的離子峰，1。分子離子峰，分子受到高能電子撞擊后，失去一個(gè)電子產(chǎn)生正離子，分子離子峰值等于相對(duì)分子質(zhì)量穩(wěn)定性：芳環(huán)共軛烯烴脂環(huán)族化合物烯烴直鏈烷烴硫醇酮胺酯醚酸支鏈烷烴醇，分子

10、離子越穩(wěn)定，峰越強(qiáng)。分子離子峰應(yīng)符合“氮定律”，由碳、氫、氧和氮組成的有機(jī)化合物有奇數(shù)個(gè)氮和奇數(shù)個(gè)錳.由c、h、o和n組成的有機(jī)化合物，n為偶數(shù)，m為偶數(shù).例如，無氮化合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下。試著判斷最大m/z是否是分子離子峰M/z 29、31、39、40、41、42、43、45、55、56、57，分子離子峰與相鄰峰之間的質(zhì)量差必須合理，在比分子離子峰小3-14和21-24質(zhì)量單位處不應(yīng)有離子峰。例如，無氮化合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下。試著判斷最大m/z是否是分子離子峰。在m/z 29、31、39、40、41、42、43、45、55、56 EI源中，當(dāng)電子轟擊電壓降低時(shí)，強(qiáng)度不增加的峰不是分子離子峰。碎片

11、離子峰，能量較高的分子離子峰，將通過進(jìn)一步碎裂釋放能量，碎裂后產(chǎn)生的離子形成的峰稱為碎片離子峰。(m/z=105)，(m/z=77)，M=122，共有碎片離子峰和基團(tuán)，3。同位素離子峰，由于同位素的存在，質(zhì)譜上出現(xiàn)一些M 1和M 2峰，這些同位素形成的離子峰稱為同位素離子峰。CH4 m=16c:12c、13c h:1h、2h、3h13ch4、ch32h、m1，同位素峰的強(qiáng)度由同位素豐度比和原子數(shù)決定，而含鹵素化合物的強(qiáng)度比、分子離子峰和同位素離子峰可由(a)b)n、35cl3 3360 37cl3 3360 1、79 br : 81 br 1 3: 1、m 3:(m2)3 336計(jì)算重排離子峰

12、，有些離子不是由簡(jiǎn)單斷裂產(chǎn)生的，而是由原子或基團(tuán)重排的，所以產(chǎn)生的離子稱為重排離子，質(zhì)譜上相應(yīng)的峰稱為重排離子峰。麥克拉弗蒂重排，條件：雙鍵；例如，碳上有氫原子：下列化合物能產(chǎn)生麥克拉弗蒂重排嗎？19.3質(zhì)譜的應(yīng)用首先，定性分析基于分子離子峰，因?yàn)榉肿与x子峰的m/z等于化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。1。相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定。分子式的確定：利用分子離子峰的同位素峰確定分子式的組成，查貝農(nóng)表，找出最可能的分子式，用高分辨率質(zhì)譜儀準(zhǔn)確測(cè)定分子離子和碎片離子的質(zhì)荷比，然后用元素的準(zhǔn)確質(zhì)量計(jì)算其元素組成。例如，通過高分辨率質(zhì)譜確定的未知物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為126.0328000 cwhoynz : wcxhyo

13、Zn=126.0328000。計(jì)算機(jī)給出其可能的分子式如下：(126.0328016上的C9H4，(b)6 126.0327962上的C2H2，(c)126.0327976(d)C6 h6 o 3 126.0327989，()，()，()，()，()，3。結(jié)構(gòu)鑒定，n4:四價(jià)原子數(shù)；N3:三價(jià)原子序數(shù)；n1:的單價(jià)原子數(shù)，分子不飽和度用標(biāo)準(zhǔn)光譜庫計(jì)算，碎片離子峰提供的信息結(jié)合紫外、紅外和核磁光譜。例如，化合物的分子式為C8H8O2，質(zhì)譜如圖所示。試著推斷化合物的結(jié)構(gòu)。，溶液：不飽和度=5，分子量M=136 m/z 77，51，39:苯環(huán)m/z 105:質(zhì)量為31 (CH2OH或OCH3) m/z 77: (C6H5) m/z 105的分子離子丟失碎片，質(zhì)量為28 (CO或C2H4)的分子離子丟失碎片圖中沒有烷基苯m/z 91的峰，因此失去了CO的結(jié)構(gòu)式：ArCOCH2OH第二，定量分析主要是結(jié)合色譜儀，19.4色譜-質(zhì)譜技術(shù)。一、概述，質(zhì)譜：定性分析色譜：化合物分離，定量分析色譜-質(zhì)譜：氣相色譜-質(zhì)譜的共同優(yōu)勢(shì)；液相色譜-質(zhì)譜的關(guān)鍵技術(shù)：色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和信號(hào)的高速采集與存儲(chǔ)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，質(zhì)譜儀，氣相色譜儀，氣相接口，離子源，二，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的基本結(jié)構(gòu)，100 200 M/Z，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的基本原理，全掃描和選擇離子監(jiān)測(cè)器，SIM)，SIM，SC