色谱质谱的在线联用将色谱的分离能力与质谱的定性功能结合起来,实现对复杂混合物更准确的定量和定性分析。而且也简化了样品的前处理过程,使样品分析更简便。
色谱质谱联用包括气相色谱质谱联用(gc-ms)和液相色谱质谱联用(lc-ms),液质联用与气质联用互为补充,分析不同性质的化合物。
液质联用与气质联用的区别:
气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器,适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物;用电子轰击方式(EI)得到的谱图,可与标准谱库对比。
液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问题:不挥发性化合物分析测定;极性化合物的分析测定;热不稳定化合物的分析测定;大分子量化合物(包括蛋白、多肽、多聚物等)的分析测定;没有商品化的谱库可对比查询,只能自己建库或自己解析谱图。
在20世纪80及90年代,质谱法经历了两次飞跃。在此之前,质谱法通常只能测定分子量500Da以下的小分子化合物。20世纪70年代,出现了场解吸(FD)离子化技术,能够测定分子量高达1500~2000Da的非挥发性化合物,但重复性差。20世纪80年代初发明了快原子质谱法(FAB-MS),能够分析分子量达数千的多肽。随着生命科学的发展,欲分析的样品更加复杂,分子量范围也更大,因此,电喷雾离子化质谱法(ESI- MS)和基质辅助激光解吸离子化质谱法(MALDI- MS)应运而生。
目前的有机质谱和生物质谱仪,除了GC-MS的EI和CI源,离子化方式有大气压电离(API)(包括大气压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压光电离APPI)与基质辅助激光解吸电离。前者常采用四极杆或离子阱质量分析器,统称API-MS。后者常用飞行时间作为质量分析器,所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(MALDI -TOF-MS)。API-MS的特点是可以和液相色谱、毛细管电泳等分离手段联用,扩展了应用范围,包括药物代谢、临床和法医学、环境分析、食品检验、组合化学、有机化学的应用等;MALDI -TOF-MS的特点是对盐和添加物的耐受能力高,且测样速度快,操作简单。
4.1 质谱是什么?
特殊的天平:称量离子的质量。
4.2质谱能做什么?
定性:化合物的分子量和结构。
定量:混合物中目标组分的含量。
领域:化学、生物学、医学、药学、环境、物理、材料、能源等。
三重四级杆质谱仪图示:
4.3 质谱中常见离子
质谱分析是先将物质离子化,按离子的质荷比分离,然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标,离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。
质荷比:离子质量(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,写作m/z。
峰:质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰。
离子丰度:检测器检测到的离子信号强度。
基峰:在质谱图中,指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰。
4.4 如何看质谱
(1)确定分子离子,即确定分子量
1)氮规则:含偶数个氮原子的分子,其质量数是偶数,含奇数个氮原子的分子,其质量数是奇数。
2)与高质量碎片离子有合理的质量差,凡质量差在3~8和10~13,21~25之间均不可能,则说明是碎片或杂质。
(2)确定元素组成,即确定分子式或碎片化学式
1)高分辨质谱可以由分子量直接计算出化合物的元素组成从而推出分子式。
2)低分辨质谱利用元素的同位素丰度,例:
(3)峰强度与结构的关系
1)丰度大反映离子结构稳定。
2)在元素周期表中自上而下,从右至左,杂原子外层未成键电子越易被电离,容纳正电荷能力越强,含支链的地方易断,这同有机化学基本一致,总是在分子最薄弱的地方断裂。
4.5 质谱解析的一般步骤(适于低分辨小分子谱图,若已经是高分辨质谱图得到元素组成更好)
(1)核对获得的谱图,扣除本底等因素引起的失真,考虑操作条件是否适当。
(2)综合样品其他知识:例如熔点,沸点,溶解性等理化性质,样品来源,光谱,波谱数据等。
(3)尽可能判断出分子离子。
(4)假设和排列可能的结构归属:高质量离子所显示的,在裂解中失去的中性碎片,如M-1,M-15,M-18,M-20,M-31......意味着失H,CH3,H2O,HF,CH3.......
(5)假设一个分子结构,与已知参考谱图对照,或取类似的化合物,并作出它的质谱进行对比。
文供稿:张令婷
图文编辑:胡志洁
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