API API 谱图解析谱图解析
提纲
z 同位素峰
z 加合物和二聚体
z 氮
规则
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z 断裂
z 多电荷
z 常见的背景离子
质子
中子
原子结构
粒子 质量, amu 电荷
电子 0.00055 -1
质子 1.0073 +1
中子 1.0087 0
e-
e-
e-
e-
e- e-
同位素
质量数 = 质子 + 中子
C126 C136
原子序数 = 质子数
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
质量, amu % 天然丰度原子符号
氮 14N 14.0031 99.64
15N 15.0001 0.36
硫 32S 31.9721 95.0
33S 32.9715 0.76
34S 33.9679 4.22
氯 35Cl 34.9689 75.77
37Cl 36.9659 24.23
溴 79Br 78.9183 50.69
81Br 80.9163 49.31
原子重量
质量, amu % 天然丰度符号
碳 12C 12.0000* 98.89
13C 13.0033 1.11
* 国际
协议
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赋予其确切的质量为12
原子量 (C) = 0.9889(12.0000) + 0.0111(13.0033)
= 12.011
一种元素的所有同位素的重量平均值叫作原子量
怎样计算质量数
z 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
z 单同位素质量数或精确质量数
用丰度最大的同位素精确质量数计算
例如:12C=12,1H=1.0078,16O=15.9948
z 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
z 四极杆质谱计获得的单电荷离子的m/z值,是单同位素
质量数,建议质谱峰标注到小数点后1位
分子量
利血平, C33H40N2O9,的MW的计算
使用原子量: 使用单一同位素质量:
C: 33 x 12.011 = 396.363 C: 33 x 12.0000 = 396.000
H: 40 x 1.0079 = 40.316 H: 40 x 1.0078 = 40.312
N: 2 x 14.0067 = 28.013 N: 2 x 14.0031 = 28.006
O: 9 x 15.9994 = 143.995 O: 9 x 15.9949 = 143.954
608.687 608.272
分子量计算器
元素分类法
z A
仅有一种稳定同位素
F, P, I, Na
z A + 1
同位素峰位于 m/z = A + 1
C, N
z A + 2
同位素峰位于 m/z = A + 2
O, S, Cl, Br, Si
同位素峰模型(A+1型)
C1 C10 C100
m/z R.I.
A 100
A+1 1.1
m/z R.I.
A 100
A+1 11.0
m/z R.I.
A 100
A+1 110
A+2 60
A+3 22
R.I.
m/z
同位素峰模型(A+2型)
Cl1 Cl2 Cl3
m/z R.I.
A 100
A+2 32.5
m/z R.I.
A 100
A+2 65
A+4 10.6
m/z R.I.
A 100
A+2 97.5
A+4 31.7
A+6 3.4
R.I.
m/z
A+2型同位素峰相对强度的计算
采用下述二项式计算同位素峰的相对强度:
(a + b)n = an + nan-1b + n(n-1)an-2b2/2! + n(n-1)(n-2)an-3b3/3! +
…
其中:a和b是同位素的相对丰度(对于 Cl, a = 1, b = 0.325)
n 是分子中同位素原子的数目
计算实例: n=3,即分子中含三个 Cl:
(a + b)3 = 13 + 3(12)(0.325) + [3(3-1)(13-2)(0.325)2]/2 +
[3(3-1)(3-2)(13-3)(0.325)3]/6
= 1 + 0.975 + 0.317 + 0.034
则:四个同位素峰的相对强度为:33:33:10:1
同位素峰模型(A+2型续)
Br1 Br2 Br3
m/z R.I.
A 100
A+2 98
m/z R.I.
A 51
A+2 100
A+4 49
m/z R.I.
A 34
A+2 100
A+4 98
A+6 32
R.I.
m/z
质谱实例:
溴吡二氮卓,CC1414HH1010BrNBrN33O, MW = 315.0O, MW = 315.0
280 290 300 310 320 330
m/z0
100
%
Bromazepam01 13 (0.270) Scan ES+
1.64e7316.2 318.2
319.2
Br
N
N
N
H O
加合物:
极性分子能与样品或溶剂生成加合物,通常是通过离子或氢键
作用生成. 常见的是与 Na+, K+, NH4+, H2O, MeOH, 和 ACN
生成的加合物.
C
O
C
O
H
NH3
Na+ δ -δ -
δ + δ +
+
质谱实例:
溴吡二氮卓,CC1414HH1010BrNBrN33O, MW = 315.0O, MW = 315.0
300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400
m/z0
100
%
Bromazepam01 15 (0.307) Cm (4:22) Scan ES+
1.53e7
338.1
316.2318.2
332.2
319.2
354.2340.2 356.3 381.1379.2
Br
N
N
N
H O
二聚体
R R
X-H+
m/z = R2H
+
R+R+
m/z = (R+2X
-)+
M+
R- R-
m/z = (M+R-2)
-
质谱实例:苯丙氨酸(Phe), C9H11NO2, MW = 165.1
m/z = 331 是其二聚体 (Phe)2H+.
100 200 300 400 500
m/z0
100
%
PHE04 33 (0.630) Scan ES+
2.16e6166.0
105.1
331.1
167.0
328.1
238.1
332.1
379.0 496.1
HOOC
H
C NH2
CH2
氮规则
z 如果AH+ 含有奇数(odd)个氮原子, 则AH+ 的
m/z 为偶数( even).
z 如果AH+ 含有 0 或偶数个( even) 氮原子,则
AH+ 的m/z 为奇数(odd).
z 例如:
咖啡因, C8H10N4O2, m/z AH+ = 195
扑热息痛, C8H9NO2, m/z AH+ = 152
断裂机理
z 增大样品锥孔电压可产生源内CID(断裂)
z 源内CID 是一个低能量过程
z 发生断裂的离子具有:
弱的化学键
可产生稳定的产物
质谱实例:
抗敏安, C17H22N2O, MW = 270.3 (单同位素 MW = 270.2).
drug mix test
100 150 200 250 300 350 400
m/z0
100
%
Terry1 96 (0.985) 1: Scan ES+
3.40e5182.1
102.2
115.1 271.2183.1
272.3
N C
CH3
C6H5
OCH2CH2N(CH3)2
质谱实例:
地塞米松,C22H29FO5, MW = 392.5 (单同位素MW = 392.2).
drug mix test
150 200 250 300 350 400 450 500
m/z0
100
%
TERRY1F 267 (2.696) Scan ES+
7.17e4
319.3
355.3
337.3
373.4
237.1
434.4
393.4
O
HO
CH3
F
CH3
C
CH2OH
O
OH
CH3
质谱实例:
曙红, C20H8Br4O5, MW = 647.9 (单同位素 MW = 643.7).
C o n e R B = -7 3
4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0 6 5 0 7 0 0
m /z0
1 0 0
%
E O S IN Y 0 3 1 (0 .5 1 5 ) S c a n E S -
7 .5 7 e 75 2 1
4 4 3
4 4 1
4 3 4
5 1 9
4 4 5
4 9 4
4 4 6
4 9 2
5 2 3
5 2 5
6 4 7
6 4 55 2 6
6 0 3 6 4 3
6 4 9
6 5 1
Br
OH
Br
O
COOH
Br
Br
O
520 525
m/z0
100
%
EOSINY03 1 (0.515) Scan ES-
7.57e7521
519
523
525
526
645 650
m/z0
100
%
EOSINY03 1 (0.515) Scan ES-
1.41e7647
645
643
649
651
440 445
m/z0
100
%
EOSINY03 1 (0.515) Scan ES-
4.02e7443
441 445
446
锥孔电压的影响锥孔电压的影响
Cone RB = -7
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
m/z0
100
%
EOSINY02 1 (0.515) Scan ES-
2.54e7x4
325
647
323
322
321
265
645
324
643
649
651
Cone RB = -42
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
m/z0
100
%
EOSINY01 1 (0.515) Scan ES-
6.03e7x4 647
645
643
523265 519311
649
651
多电荷多电荷 与与 聚合分布聚合分布
4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0
m /z0
1 0 0
%
T R IT O N X 1 (1 .0 0 5 ) S c a n E S +
1 .5 0 e 86 2 5 .3
5 8 1 .3
5 3 7 .3
4 7 1 .3
6 6 9 .2
7 1 3 .3
7 5 7 .2
8 0 1 .3
8 4 5 .3 8 8 9 .3
9 7 7 .3
6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0
m /z0
1 0 0
%
H O R S E 1 (0 .4 4 3 ) S c a n E S +
3 .0 1 e 78 4 8 .4
8 0 8 .2
6 1 6 .1
6 9 3 .9
8 9 3 .2
9 9 8 .2
1 0 6 0 .4
1 1 3 1 .3
1 2 1 1 .7 1 3 0 5 .4
多电荷离子的解析多电荷离子的解析
(M + nH)n+
[M + (n+1)H](n+1)+ [M + (n-1)H]
(n-1)+
[M + (n-2)H](n-2)+
m/z a b c d
M/z轴上,b处离子所带电荷数n(整数)为n =c/(c-b)
分子量可以通过以下公式计算:
a x (n + 1) - (n + 1)
b x n - n
c x (n - 1) - (n - 1)
d x (n - 2) - (n - 2)
专用软件可用 (Transform and MaxEnt)
常见的流动相离子常见的流动相离子
来源 离子 m/z
乙腈 CH3CN+H+, (CH3CN)2+H+ 42, 83
甲醇 CH3OH+H+, (CH3OH)2+H+ 33, 65
三乙胺 (CH3CH2)3N+H+ 102
甲酸/甲酸盐 HCOO- 45
乙酸/乙酸盐 CH3COO- 59
三氟醋酸 CF3-, CF3COO-, ((CF3COO)2H)- 69, 113, 227
常见的杂质(污染物)离子
来源 鉴定 m/z (ESI+)
溶剂 邻苯二甲酸二辛酯 149, 167, 279,
391, 413
未知物 N-丁基苯磺酰胺 214, 236
未知物 未知 242
甲酸 (high %) 未知 454
乙酸 (high %) 未知 538
解析API质谱时有用的质量差
--正离子方式
(M + H)+
17
(M + NH4)+
16
(M + Na)+
(M + K)+
522
38
(M + MeCN + H)+
41
--负离子方式
解析API质谱时有用的质量差
(M - H)-
36 & 38
(M + HCOO)-
(M + CH3COO)-
(M + CF3COO)-
46
60
114
(M + Cl)-
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提纲
原子结构
同位素
同位素丰度
原子重量
怎样计算质量数
分子量
分子量计算器
元素分类法
同位素峰模型(A+1型)
同位素峰模型(A+2型)
A+2型同位素峰相对强度的计算
同位素峰模型(A+2型续)
质谱实例: 溴吡二氮卓,C14H10BrN3O, MW = 315.0
加合物:极性分子能与样品或溶剂生成加合物,通常是通过离子或氢键作用生成. 常见的是与 Na+, K+, NH4+, H2O, MeOH, 和 ACN 生成的加合物.
质谱实例: 溴吡二氮卓,C14H10BrN3O, MW = 315.0
二聚体
质谱实例:苯丙氨酸(Phe), C9H11NO2, MW = 165.1 m/z = 331 是其二聚体 (Phe)2H+.
氮规则
断裂机理
质谱实例: 抗敏安, C17H22N2O, MW = 270.3 (单同位素 MW = 270.2).
质谱实例: 地塞米松,C22H29FO5, MW = 392.5 (单同位素MW = 392.2).
质谱实例: 曙红, C20H8Br4O5, MW = 647.9 (单同位素 MW = 643.7).
锥孔电压的影响
多电荷 与 聚合分布
多电荷离子的解析
常见的流动相离子
常见的杂质(污染物)离子
解析API质谱时有用的质量差
解析API质谱时有用的质量差
Questions?