色谱质谱联用技术及其应用卢巧梅PPT课件

1、1授课内容 色谱技术 质谱技术 气相色谱-质谱联用技术 液相色谱-质谱联用技术第1页/共85页2概述概述 色谱：化合物分离质谱：纯物质结构分析色谱-质谱联用：结合共同优点GC-MS；LC-MS；CE-MS关键点：接口技术m/z15294357859911314271第2页/共85页3色谱法由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。 将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带，因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来含义，但仍被人们沿用至今。一 色谱技术第3页/共85页4色谱的原理定义：

2、色谱是一种把混合物中多组分分离的实验技术。即利用物质的物理化学性质建立的分离分析方法。实质：分离目的：定性或定量分析第4页/共85页5固定相和流动相 填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相； 自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相； 装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱。 当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。第5页/共85页6按分离机理分类分配色谱：利用在流动相和固定相

3、中分配系数的不同分离；吸附色谱：利用物理吸附性能的差异分离；离子交换色谱：利用离子交换能力的差别分离；空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同分离在常用的色谱中，常是几种分离机制共同作用的结果。注意第6页/共85页7第7页/共85页8色谱法的流出曲线及有关术语第8页/共85页9色谱峰所能提供的重要信息1 样品中所含组分的最少个数2 保留值-定性分析3 色谱峰面积（或峰高）-定量分析4 色谱峰的保留值和区域宽度-评价色谱柱的分离效能5 根据相邻色谱峰之间的距离来选择合适的色谱分离条件第9页/共85页10 二 质谱技术 质谱分析法是通过对被测样品离子质荷比（m/z）的测定来进行分析的一种方法。 被分析的

4、样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场运动行为的不同，把离子按m/z分开而得到质谱，并得到样品的定性定量结果。m/z15294357859911314271第10页/共85页112.1 质谱的发展40年代同位素测定和无机元素分析50年代有机物分析60年代气相色谱-质谱联用80年代新的质谱技术接口技术（基质辅助激光解吸电离源，电喷雾电离源，大气压化学电离源）新质谱仪（液相色谱-质谱联用仪，富立叶变换质谱仪等）目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、药物、刑侦、生命科学、运动医学等各个领域。 1911年 世界第一台质谱装置（J.J. Thomson） 70年代计算机技术引入第1

5、1页/共85页12 质谱不属波谱范围；质谱不属波谱范围； 质谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量质谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量 的改变无关；的改变无关； 质谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度的质谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度的谱谱, 谱图与分子结构有关；谱图与分子结构有关； 质谱法进样量少质谱法进样量少, 灵敏度高灵敏度高, 分析速度快；分析速度快； 质谱法可提供分子量质谱法可提供分子量, 确定分子式。确定分子式。 2.2 质谱特点第12页/共85页13 质谱仪是通过对样品电离后产生的具有不同的 m/z m/z 的离子来进行分离分析的。 质谱仪包括进样系统、电离系统、质

6、量分析系统和检测系统。 2.3 质谱仪的基本结构计算机数据处理系统真空系统 加速区进样系统离子源质量分析器检测器 第13页/共85页14 质谱仪的离子产生及经过系统必须处于高真空状态。若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本底增高、图谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极放电等问题。 一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获得更高的真空度。2.3.1 真空系统二级真空系统！第14页/共85页15真空系统为早期的维护反馈提供数字化控制双分子涡轮泵可快速抽真空和进行稳定操作第15页/共85页16 进样系统目的是高效重复地将样品引入到离子源中并且不

7、能造成真空度的降低。 进样方式：1 直接进样2 仪器联用的进样 （GC、LC、CE）2.3.2 进样系统第16页/共85页17 离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品信息的离子。2.3.3 离子源Note：1. 质谱检测的是离子；质谱检测的是离子；2. 离子源离子源=接口接口第17页/共85页18电子轰击电离电子轰击电离 Electron Impact Ionization, EI化学离子化化学离子化 Chemical Ionization, CI场电离，场解吸场电离，场解吸 Field Ionization FI, Field Desorption FD快原子轰击快原子轰击 Fast

8、Atom Bombardment, FAB基质辅助激光解析电离基质辅助激光解析电离 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI电喷雾电离电喷雾电离 Electrospray Ionization, ESI大气压化学电离大气压化学电离 Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI离子化方法第18页/共85页19电子轰击电离 EI EI源应用最为广泛，它主要用于挥发性样品的电离。 原理：由GC或直接进样杆进入的样品，以气体形式进入离子源，由灯丝发出的电子与样品分子发生碰撞使样品分子电离。 所有

9、的标准质谱图都是在70 eV下做出的。有机物分子可能被打掉一个电子形成分子离子，也可能会发生化学键的断裂形成碎片离子。 由分子离子可以确定化合物分子量，由碎片离子可以得到化合物的结构信息。第19页/共85页20第20页/共85页21有些化合物稳定性差，用EI方式不易得到分子离子；为了得到分子量可以采用CI电离方式。特点：最强峰为准分子离子；谱图简单；不适用难挥发试样；+气体分子试样分子+准分子离子电子(M+1)+;(M+17) +;(M+29) +;化学电离（CI）第21页/共85页22化学电离化学电离 CI反应气体可以是甲烷、异丁烷、氨等。 以CH4为例：CI源工作过程中要引进一种反应气体。

10、气体经过电子轰击，产生离子，再与试样相互碰撞，产生准分子离子。第22页/共85页23M + CH + CH5 5+ + MH + + CH+ CH4 4 M + C2H5+ MH + + C2H4 M + C2H5+ M H + + C2H6 加合离子与样品分子反应：准分子离子QM + 生成的M+H +和 M-H +比样品分子M多一个H或少一个H，称为准分子离子。化学电离源是一种软电离方式，有些用EI方式得不到分子离子的样品，改用CI后可以得到准分子离子，因而可以求得分子量。第23页/共85页24场致电离特点：强电场将分子中拉出一个电子；分子离子峰强；碎片离子峰少；不适合化合物结构鉴定；阳极+

11、阴极dAbundance0.651.462.623.363.593.934.104.444.635.126.50UV0.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.004000080000120000160000200000240000280000Time-Abundance1.462.613.353.603.924.084.434.635.096.49ES TIC三唑三唑(Triazolam)安定安定(Diazepam)12.5 ng/component第71页/共85页72 其中两个峰的质谱图其中两个峰的质谱图TRIAZOLAMM

12、W = 342DIAZEPAMMW = 284Abundance 343.214016018020022024026028030032034036038040020004000600080001000012000m/z- 345.2 346.214016018020022024026028030032034036038040020006000100001400018000m/z-Abundance 285.2 287.3isotope ratio shows 2 Clisotope ratio shows 1 ClNNNNClCH3ClNNOClCH3第72页/共85页73舒喘宁（舒喘宁（Sa

13、lbutamol )Salbutamol )降解产物分析降解产物分析min51015202530020406080100120nm200250300350Norm.4080120160min246810121416mAU05101520*m/z 346MS TICm/z 224m/z 282在药物降解中,降解产物可能保留了紫外发光基团,其紫外光谱图类似,所以无法通过紫外来对降解产物进行鉴定,而利用质谱则通过质谱图可以鉴定降解产物UV Signal and spectraMS TIC and EICs第73页/共85页74磺胺药物分析磺胺药物分析sulfamethizoleMW 270sulfa

14、dimethoxineMW 310sulfachloropyridazineMW 284sulfamethazineMW 278min1234520000040000060000080000010000001200000H2NNNSCH3SOONHH2NSOONNNHH2NSOONNNHOOH2NSOONNClNH共流出峰的鉴定第74页/共85页75胆汁酸及代谢物的分析胆汁酸及代谢物的分析BPC第75页/共85页76脱氧胆酸分析中脱氧胆酸分析中m/z 391m/z 391的一级和二级质谱图的一级和二级质谱图第76页/共85页77第77页/共85页78推测的脱氧胆酸代谢机理推测的脱氧胆酸代谢机理第78页/共85页79甲基橙染料降解