WATERS公司的UPLC-TQD培训资料MS1LCMS基础课件

液质联用基础知识

什么是质谱(MassSpectrum)不同质荷比的离子经质量分析器分离,而后被检测并记录下来的谱图叫作质谱图.简称质谱质谱图的横坐标是质荷比(m/z)，纵坐标是离子强度质谱法(MassSpectrometry)即质谱分析法,一般亦简称为质谱氯霉素的质谱图质谱基础知识质谱中采用的质量单位Da=Dalton(道尔顿)质量单位,等于一个碳原子(12C)质量的十二分之一，约为1.66×10-24克;一克约为6×1023道尔顿amu=atomicmassunit,原子质量单位1amu=1Da质谱基础知识同位素:具有相同的原子序数而又具有不同的质量数的原子叫作同位素同位素丰度:自然界中某同位素原子所占的百分数叫做该同位素的天然丰度同位素表示法C126C136质量数=质子+中子原子序数=质子数具有相同的元素符号,在元素符号的左上角表明其质量数怎样计算质量数名义质量数采用元素质量数的整数进行计算,例如:C=12,H=1,O=16单同位素质量数或准确质量数用丰度最大的同位素准确质量数计算例如：C=12，1H=1.0078，16O=15.9948

平均质量数或化学质量数考虑到所有天然同位素丰度的该元素原子量来计算例如：C=12.001，H=1.00794，O=15.9994质谱获得的单电荷离子的m/z值，是单同位素质量数MS分子量的计算利血平,C33H40N2O9,的MW的计算使用原子量:使用单一同位素质量:C:33x12.011=396.363C:33x12.0000=396.000H:40x1.0079=40.316H:40x1.0078=40.312N:2x14.0067=28.013N:2x14.0031=28.006O:9x15.9994=143.995O:9x15.9949=143.954608.687608.272质谱名词与术语质荷比(masschargeratio):离子的质量(以相对原子量单位计)与它所带电荷(以电子电量为单位计)的比值,叫作质荷比,简写为m/z质荷比是质谱图的横坐标质荷比是质谱定性分析的基础MS是高真空技术质谱仪之所以在高真空下工作是为了...尽量减少离子-分子之间的碰撞(即,得到最大平均自由程)碰撞可能导致离子偏离所期望的由离子源到检测器的通道碰撞可能导致产生意外的离子或反应平均自由程:1atm~10-6m;10-4torr~0.5m防止在高电压(用于某些离子聚焦)下生成电弧减少污染/化学噪音MS的历史1910年世界上第一台现代意义质谱仪在英国剑桥Cavendish实验室出现1917年电喷雾(Electrospray)物理现象被发现(并非为了MS)1918年世界上第一台实际意义质谱仪在美国芝加哥大学实验室出现(扇型磁场MS)1943年世界上第一台商业质谱仪1953年四极杆质量分析器质谱仪1955年飞行时间质量分析器质谱仪1960’s开发GC/MSMS的历史60’s-70’s大气压电离(APcI)源被发现(但并未被广泛应用)70’s-80’s开始广泛研究LC/MS1979年传送带式LC/MS接口成为商业产品1982年离子束LC/MS接口出现1984年第一台电喷雾MS仪宣告诞生 1988年电喷雾离子源MS首次应用于蛋白质的分析…...什么是液质联用(LC/MS)LC/MS=LC+MSLC/MS中的液相色谱High

Performance

Liquid

Chromatography(HPLC)-高效液相色谱Ultra

Performance

Liquid

Chromatography(UPLC)-超高效液相色谱液质联用的前提和基础=进样+分离根据化合物的化学特性分离样品(比如极性化合物，非极性化合物，酸性化合物，碱性化合物等等)LC的特点:分离技术分离效率高流动相参与分离连续流出,峰宽有限有时需要使用缓冲盐提高分离度高压环境工作(>1000psi)

LC/MS中的质谱MassSpectrometry-质谱质量是物质固有特征之一，不同的物质有不同的质量谱分析物被转化为气相离子而被分析这些离子按其质荷比(m/z)被分离而被检测质谱图即是相关的离子流对m/z的图MS的特点灵敏度高定性/定量本领高脉冲扫描采集数据高真空环境工作溶剂参与反应(API电离源)为什么使用LC/MS?

丰富的结构信息(1)Min12141618202224262830

124357500600700800695100200300400500600700800219.0696.7EI

HOCHCHO222COCHCH22NHCONaugardAPI为什么使用LC/MS?

极高的灵敏度(2)5个数量级的动态线性范围(0.1pg-1000pg)实验系数=0.9975,样品:磺胺二甲氧哒嗪上柱分析为什么使用LC/MS?

极佳的定量结果(3)为什么使用LC/MS?

解决无UV吸收样品分析问题(5)LC_MS_OK5.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00Time0100%0100%TaiyuanLC_MS52:DiodeArray2541.00Da1.71e6x36TaiyuanLC_MS51:ScanAP+BPI8.29e45.844.812.912.272.044.007.229.1211.599.9814.8713.1519.1217.4025.1621.4222.5233.7833.3228.8426.8235.0438.2639.52两种LC/MS系统示意图液质联用接口至真空离子源质量分析器检测器离子源液质联用接口至真空质量分析器检测器高真空部分高真空部分样品引入样品引入EI电离源API电离源APILC/MS的Z-Spray接口Z-Spray接口技术第1次进样第509次进样>25小时苯海拉明,

10mM

磷酸盐缓冲液MS的电离技术质量过滤器样品引入质谱的种类及相关联用技术GCLCCEFlowInjProbePB/EIESIAPCITSPFABMALDIQuadrupoleMagneticSectorTimeofFlightIonTrapFT-MSElectronMultiplierPhotomultiplierMicrochannelPlateTurboMechanical离子分离模式质量分析器离子检测数据的采集及处理样品的引入模式溶剂的去除或抽真空方式质子化模式同一个样品的质谱图可能不一样传统的样品电离方式：EI源EI源：电子轰击电离源可得经典的质谱谱图可查询质谱库，质谱结果可用工业标准谱库检索，是绝对的化合物鉴定相对易得，耐受性好谱图可解析,阐明结构信息但是,电离效率较差，测定的分子量范围、流速范围有限；可测的化合物类型有限M样品进入灯丝集电极离子聚焦透镜离子去·分析器--挡板+EI谱库:几十年积累的宝贵财富HighResMassSpec,Brown,Kamano,Pettit,Org.MassSpec.,1972WatersIntegrityLC/MSSystem,Pfizer,1996大气压电离(API)技术电喷雾电离ElectrosprayIonization–ESI大气压化学电离AtmosphericPressureChemicalIonization-APCI电喷雾(ESI)离子化过程电喷雾离子化可分为三个过程:形成带电小液滴溶剂蒸发和小液滴碎裂最终形成气相离子

ESI的特点低分子量化合物一般产生单电荷离子(失去或得到一个质子)

高分子量生物大分子和聚合物产生多电荷离子几乎没有碎片离子可能生成加合物和/或多聚体常见的是溶剂加合物和NH4+(M+18),Na+(M+23),和K+(M+39)加合物灵敏度取决于化合物本身和基质ESI+电离模式灭多虫MW162产生[M+H]+

准分子离子峰大气压化学电离(APCI)过程大气压化学电离可分为以下两个步骤:快速蒸发气相化学电离(电晕放电)APCI的特点一般而言,只生成单电荷离子几乎没有碎片离子可能生成加合物和/或多聚体;一般是溶剂加合物及NH4+(M+18),Na+(M+23),和K+(M+39)加合物

基质影响较小(相对于ESI),质谱图不受缓冲盐及其缓冲力变化的影响API与传统电离技术的区别液质联用接口至真空离子源质量分析器检测器离子源液质联用接口至真空质量分析器检测器高真空部分高真空部分样品引入样品引入EI电离源API电离源不同电离技术的适用范围

分子量化合物极性API(APcI-ESI)ParticleBeam(EI-CI)GC/MS(EI-CI)非极性极性(离子)102103104105APPI液质联用系统的质量分析器质量过滤器样品引入A.磁质谱通过磁场和电场来传输和选择离子+++离子源电场磁场B.飞行时间质谱所有离子一同起跑质量小的跑得快时间分辨

++++离子源SourceDetectorNonresonantIonResonantIondcandRfvoltagesC.四极杆质量分析器被分析离子由DC和RF电压控制D.离子阱原理与四极杆类似

离子被

RF&DC电场所储存扫描电场可以释放特定的m/z离子分析器m/z范围分辨率质量精度动态范围真空

四极杆 103 1030.1% 105 10-5离子阱 103 103-1040.1% 10410-3飞行时间 106 103-1040.1-0.01% 10410-6扇形磁场 104 105

5ppm 10710-6回旋共振 105 106

10ppm 10410-9质量分析器特性质谱分辨率的定义传统分辨率的计算公式:分辨率R=m/mm于5%峰谷处测定现今:m=

FWHM处分辨率:质谱上是指分开相邻离子的能力分辨率越高,越能区分小的质量差什么是单位质量分辨率m/m =133/0.6 =222

m/m =1009/0.5 =2018Peakwidthathalfheight=0.6Peakwidthat