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MS分析经验.doc

MS分析经验

Isaac昆朋
2019-06-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《MS分析经验doc》,可适用于工程科技领域

年LCMS开始投放市场年LCMS首次用于生物样品分析年LCMSMS取得成功年APILCMS用于药物开发年LCMSMS用于药物动力学高通量筛选年美国质谱协会统计的药物色谱分析各种不同方法所占的比例。年HPLC高达而年下降到相反LCMS所占的份额从提高到大约。我们国家目前在这方面可能相当于美国年的水平。为此我们还有很长的一段路要走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(GCMS)和液相色谱质谱联用(LCMS)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(GCMS)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(LCMS)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。现代有机和生物质谱进展 在世纪及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Da以下的小分子化合物。世纪年代出现了场解吸(FD)离子化技术能够测定分子量高达~Da的非挥发性化合物但重复性差。世纪年代初发明了快原子质谱法(FABMS)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(ESIMS)和基质辅助激光解吸离子化质谱法(MALDIMS)应运而生。目前的有机质谱和生物质谱仪除了GCMS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APIMS。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(MALDITOFMS)。APIMS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MALDITOFMS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。质谱原理简介: 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。常见术语: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mZ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总离子流图质量色谱图准分子离子碎片离子多电荷离子同位素离子 总离子流图:在选定的质量范围内所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图,也称TIC图质量色谱图指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所作的图利用质量色谱图来确定特征离子在复杂混合物分析及痕量分析时是LCMS测定中最有用的方式。当样品浓度很低时LCMS的TIC上往往看不到峰此时根据得到的分子量信息输入M或M等数值观察提取离子的质量色谱图检验直接进样得到的信息是否在LCMS上都能反映出来确定LC条件是否合适以后进行MRM等其他扫描方式的测定时可作为参考。指与分子存在简单关系的离子通过它可以确定分子量液质中最常见的准分子离子峰是MH或MH在ESI中,往往生成质量大于分子量的离子如M,M,M,M称准分子离子,表示为:MH,MNa等碎片离子:准分子离子经过一级或多级裂解生成的产物离子碎片峰的数目及其丰度则与分子结构有关,数目多表示该分子较容易断裂,丰度高的碎片峰表示该离子较稳定,也表示分子比较容易断裂生成该离子。Ephedrine,MW=多电荷离子:指带有个或更多电荷的离子,常见于蛋白质或多肽等离子有机质谱中,单电荷离子是绝大多数,只有那些不容易碎裂的基团或分子结构如共轭体系结构才会形成多电荷离子它的存在说明样品是较稳定的采用电喷雾的离子化技术,可产生带很多电荷 的离子,最后经计算机自动换算成单质荷比离子。同位素离子由元素的重同位素构成的离子称为同位素离子各种元素的同位素,基本上按照其在自然界的丰度比出现在质谱中,这对于利用质谱确定化合物及碎片的元素组成有很大方便,还可利用稳定同位素合成标记化合物,如:氘等标记化合物,再用质谱法检出这些化合物,在质谱图外貌上无变化,只是质量数的位移,从而说明化合物结构,反应历程等如何看质谱图:()确定分子离子,即确定分子量氮规则: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。与高质量碎片离子有合理的质量差凡质量差在~和~~之间均不可能则说明是碎片或杂质。()确定元素组成即确定分子式或碎片化学式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低分辨质谱利用元素的同位素丰度例:()峰强度与结构的关系丰度大反映离子结构稳定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。不同类型有机物有不同的裂解方式相同类型有机物有相同的裂解方式,只是质量数的差异需要经验记忆。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)()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()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()尽可能判断出分子离子。()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MMMMM意味着失HCHHOHFOCH()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。有机质谱的特点优点:()定分子量准确其它技术无法比。()灵敏度高常规g,单离子检测可达g。()快速几分甚至几秒。()便于混合物分析LCMSMSMS对于难分离的混合物特别有效,其它技术无法胜任。()多功能广泛适用于各类化合物。局限性:()异构体立体化学方面区分能力差。()重复性稍差要严格控制操作条件。所以不能象低场NMRIR等自己动手须专人操作。()有离子源产生的记忆效应污染等问题。()价格稍显昂贵操作有点复杂。 质谱仪器: 质谱仪由以下几部分组成数据及供电系统┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━━┓进样系统  离子源   质量分析器   检测接收器 ┗━━━━━╋━━━━━━┛真空系统真空系统 质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状态下工作以减少本底的干扰避免发生不必要的离子分子反应。所以质谱反应属于单分子分解反应。利用这个特点我们用液质联用的软电离方式可以得到化合物的准分子离子从而得到分子量。由机械真空泵(前极低真空泵)扩散泵或分子泵(高真空泵)组成真空机组抽取离子源和分析器部分的真空。只有在足够高的真空下离子才能从离子源到达接收器真空度不够则灵敏度低。进样系统把分析样品导入离子源的装置包括:直接进样GCLC及接口加热进样参考物进样等。离子源使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置并对离子进行加速使其进入分析器根据离子化方式的不同有机质谱中常用的有如下几种其中EIESI最常用。EI(ElectronImpactIonization):电子轰击电离硬电离。CI(ChemicalIonization):化学电离核心是质子转移。FD(FieldDesorption):场解吸目前基本被FAB取代。FAB(FastAtomBombardment):快原子轰击或者铯离子(LSIMS,液体二次离子质谱)。ESI(ElectrosprayIonization):电喷雾电离属最软的电离方式。适宜极性分子的分析能分析小分子及大分子(如蛋白质分子多肽等)APCI(AtmosphericPressureChemicalIonization):大气压化学电离同上更适宜做弱极性小分子。APPI(AtmosphericPressurePhotoSprayIonization):大气压光喷雾电离同上更适宜做非极性分子。MALDI(MatrixAssistedLaserDesorption):基体辅助激光解吸电离。通常用于飞行时间质谱和FTMS特别适合蛋白质多肽等大分子.其中ESIAPCIAPPI统称大气压电离(API)实验室现有的离子源:ESI电喷雾电离源APCI大气压化学电离源电喷雾(ESI)的特点 通常小分子得到MH,MNa或MH单电荷离子生物大分子产生多电荷离子由于质谱仪测定质荷比因此质量范围只有几千质量数的质谱仪可测定质量数十几万的生物大分子。电喷雾电离是最软的电离技术通常只产生分子离子峰因此可直接测定混合物并可测定热不稳定的极性化合物其易形成多电荷离子的特性可分析蛋白质和DNA等生物大分子通过调节离子源电压控制离子的碎裂(源内CID)测定化合物结构。大气压化学电离(APCI)特点 大气压化学电离也是软电离技术只产生单电荷峰适合测定质量数小于Da的弱极性的小分子化合物适应高流量的梯度洗脱高低水溶液变化的流动相通过调节离子源电压控制离子的碎裂。电喷雾与大气压化学电离的比较电离机理:电喷雾采用离子蒸发而APCI电离是高压放电发生了质子转移而生成M+H或MH离子。样品流速:APCI源可从到ml/min而电喷雾源允许流量相对较小,一般为ml/min断裂程度APCI源的探头处于高温对热不稳定的化合物就足以使其分解灵敏度:通常认为电喷雾有利于分析极性大的小分子和生物大分子及其它分子量大的化合物而APCI更适合于分析极性较小的化合物。多电荷:APCI源不能生成一系列多电荷离子NanoSpray离子源专门设计的 NanoSpray离子源特别适合于做微量的生化样品其流速范围可从 nL/min到luL/min。一滴样品就可做数小时的分析。可在最小的样品消耗量下获得最大灵敏度。灵敏度可高达fmole。并可直接与微孔HPLC联用。正负离子模式:一般的商品仪器中,ESI和APCI接口都有正负离子测定模式可供选择。根据样品的性质选择也可两种模式同时进行质量分析器:是质谱仪中将离子按质荷比分开的部分,离子通过分析器后,按不同质荷比(MZ)分开,将相同的MZ离子聚焦在一起,组成质谱。质量分析器的分类:双聚焦扇形磁场电场串联仪器(sector)四极质谱仪(Q)飞行时间质谱仪(TOF)离子阱质谱仪(TRAP)付利叶变换离子回旋共振质谱仪(FTICRMS)┏四极TOF(QTOF)串列式多级质谱仪┫三重四极(QqQ)(MSMS)   ┗TOFTOF

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