质谱分析法的研究现状以及进展

质谱分析法的研究现状以及进展 一、前言 有机质谱学是对有机化合物的分子式、分子量和化学结构进行灵敏、准确和快速的近代有机分析测试 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。目前,有机质谱学已经广泛应用于化学化工、医学药学、生命科学、环境科学等众多研究领域并形成了一系列交叉学科,为相关研究领域的突破和发展起到了至关重要的作用。 质谱分析法是通过对被测样品离子质荷比的测定来分析其组成的一种分析方法。具有响应速度快,测量精度高,量程范围宽,稳定性好,可同时进行多点多组分检测,可做定性和定量分析,因此可以为工业过程的连续多组分检测提供了可靠保障。 二、质谱分析法概述 质谱分析法,即用电场和磁场将运动的离子(带电荷的原子、分子或分子碎片)按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出了离子的准确质量,就可以确定离子的化合物组成。这是由于核素的准确质量是一位小数,决不会有两个核素的质量是一样的,而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。 (一)原理 使试样中各组分电离生成不同荷质比的离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器,利用电场和磁场使发生相反的速度色散——离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大,速度快的偏转小;在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转,即速度慢的离子依然偏转大,速度快的偏转小;当两个场的偏转作用彼此补偿时,它们的轨道便相交于一点。与此同时,在磁场中还能发生质量的分离,这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上,不同质荷比的离子聚焦在不同的点上,将它们分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。 (二)仪器 利用运动离子在电场和磁场中偏转原理设计的仪器称为质谱计或质谱仪。前者指用电子学方法检测离子,而后者指离子被聚焦在照相底板上进行检测。质谱法的仪器种类较多,根据使用范围,可分为无机质谱仪和有机质谱计。常用的有机质谱计有单聚焦质谱计、双聚焦质谱计和四极矩质谱计。目前后两种用得较多,而且多与气相色谱仪和电子计算机联用。 (三)仪器重要工作部分 质谱计必须在高真空下才能工作。用以取得所需真空度的阀泵系统,一般由前级泵(常用机械泵)和油扩散泵或分子涡轮泵等组成。扩散泵能使离子源保持在10~10毫米汞柱的真空度。有时在分析器中还有一只扩散泵,能维持10~10毫米汞柱的真空度。质谱仪的工作部分主要由样品注入系统、离子源、质量分析器、检测器组成。 (四)样品注入系统 样品注入系统可分直接注入、气相色谱、液相色谱、气体扩散四种方法。固体样品通过直接进样杆将样品注入,加热使固体样品转为气体分子。对不纯的样品可经气相或液相色谱预先分离后,通过接口引入。液相色谱-质谱接口有传动带接口、直接液体接口和热喷雾接口。热喷雾接口是最新提出的一种软电离方法,能适用于高极性反相溶剂和低挥发性的样品。样品由极性缓冲溶液以每分钟1~2毫升流速通过一毛细管。控制毛细管温度,使溶液接近出口处时,蒸发成细小的喷射流喷出。微小液滴还保留有残余的正负电荷,并与待测物形成带有电解质或溶剂特征的加合离子而进入质谱仪。 (五)离子源 使样品电离产生带电粒子(离子)束的装置。应用最广的电离方法是电子轰击法,其他还有化学电离、光致电离、场致电离、激光电离、火花电离、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面电离、X 射线电离、场解吸电离和快原子轰击电离等。其中场解吸和快原子轰击特别适合测定挥发性小和对热不稳定的化合物。 (六)质量分析器 将离子束按质荷比进行分离的装置。它的结构有单聚焦、双聚焦、四极矩、飞行时间和摆线等。 (七)检测器 经过分析器分离的同质量离子可用照相底板、电子倍增器收集检测。随着质谱仪的分辨率和灵敏度等性能的大大提高,只需要微克级甚至纳克级的样品,就能得到一张较满意的质谱图,因此对于微量不纯的化合物,可以利用气相色谱或液相色谱(对极性大的化合物)将化合物分离成单一组分,导入质谱计,录下质谱图,此时质谱计的作用如同一个检测器。 由于色谱仪-质谱计联用后给出的信息量大,该法与计算机联用,使质谱图的 规格 视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书 化、背景或柱流失峰的舍弃、元素组成的给出、数据的储存和计算、多次扫描数据的累加、未知化合物质谱图的库检索,以及打印数据和出图等工作均可由计算机执行,大大简化了操作手续。 三、质谱分析法的主要作用 (一)相对分子质量的测定 由于分子离子具有稳定性,在进入质谱仪后,稳定性越高的分子离子其离子峰越大。并且由于组合分子离子的元素的相对原子质量是一定的,因此组合后,分子离子的质量数会呈现一定的规律性。根据谱图上的谱线,我们可以通过相邻的谱线之间的质量差来判断是否与已经判断的分子式呈现一致性等等手段。根据质谱图上的分子离子峰可以准确的测定出该物质的相对原子质量。 (二)分子式的确定 高分辨质谱仪可以精确测定分子离子或碎片离子的质荷比,故可利用元素的精确质量和丰度比求算其他元素组成。对于相对分子质量小的元素,分子离子峰较强的化合物,在低分辨质谱仪上,可通过同位素相对丰度法推到其分子式。根据裂解模型检定化合物和确定结构 各化合物在一定的能量的离子源中是按照一定的规律进行裂解而形成各种碎片离子的,因而表现一定量的质谱如。根据裂解后形成离子峰可以检定物质的组成及结构。 (三)谱图检索 质谱仪的计算机数据系统存储大量已知有机化合物的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 谱图构成谱库,因此根据质朴检定化合物及确定结构可以快捷的检索出计算机谱图,从而得知未知化合物分子结构式。 四、经典质谱分析分析方法 (一) 气相色谱-质谱联用 质谱法具有高灵敏度,可以进行定性测量,但进样要纯,才能发挥其特长,另一方面,进行定量分析又复杂;气相色谱法则具有分离效率高,定量分析简便的特点,但定性能力比较差,GC-MS综合了气相色谱与质谱的优点,弥补了各自的缺陷,具有灵敏度高、分析速度快、鉴别能力强的特点。 气相色谱仪是质谱法的进样器,质谱仪是气相色谱法的理想检测器。两这联用可同时完成待测组分的分离和鉴定,特别适合用于多组分混合物中未知组分的定性一定量分析、判断化合物的分子结构、准确地测定化合物的分子量。(二)液相色谱-质谱联用 液相色谱的应用不受沸点的限制,并能对热稳定性差的试样进行分离、分析。对于高级性、热不稳定性、难挥发的大分子的有机物,使用GC-MS困难。而液相色谱而液相色谱的定性能力更弱,因此液相色谱与有机质谱的联用,解决了两方面的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 :液相色谱流动相对质谱工作条件的影响以及质谱离子源的温度对液相色谱分析试样的影响。 (三)质谱-质谱联用 质谱-质谱联用是另一种联用技术。MS-MS是由一个质谱装置MS-I用于质量分离,另一个装置MS-II获得质谱图,因此MS-MS有两个或两个以上的质量分析器,每一个都可以独立操作,并通过活化碰撞室将它们连接起来,因此又称之为串联质谱。MS-MS联用技术对有机物结构研究很有用,同时,还可直接进行混合物有机物的鉴定,因而受到重视。MS-MS仪器有很多种类:有磁式质谱-质谱仪、四极杆质谱-质谱仪、混合型质谱-质谱仪等等。 (四)基质辅助激光解吸质谱 基质辅助激光解吸质谱技术的基本原理是将待测样品分散在基质分子 中和基质形成晶体,当用激光照射晶体时,由于基质分子经辐射所吸收的能量积蓄并迅速产热,使基质晶体升华,致使基质和样品分子膨胀并进入气相,基质辅助激光解吸质谱产生的离子常用飞行时间检测器来检测。从理论上讲,只要飞行管有足够的长度,TOF检测器的质量范围是没有上限的。因此,基质辅助激光解吸质谱技术很适合生物大分子的分析。 这项技术具有高质量检测范围和高灵敏度的特点,使得在的水平上准确地测定生物大分子的分子量成为可能。 (五)电喷雾质谱 电喷雾质谱技术是在毛细管的出口处施加高电压,所产生的高电场将毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴。随着溶剂的蒸发,液滴表面的电荷强度逐渐增大,最后崩解为大量带一个或多个电荷的离子进入气相,产生的高电荷离子使 质量电荷比降低到多数质量分析器都可以检测的范围,因而大大扩展了分子量的分析范围,使生物大分子的研究成为可能。 五、质谱分析方法研究新进展 (一)色谱-质谱-质谱联用 色谱一质谱一质谱又称串联质谱,可以分为两大类,即空间上串联质谱和时间上串联质谱。空间串联质谱是由硬件构成的,如通常的磁质谱、四级杆质谱仪等。它们可以进行子离子扫描、母离子扫描和中性丢失扫描。 在分子离子扫描方式中,质谱仪离子源中形成的离子进人母离子四级杆Q1(第一四级杆) ,由Q1选择一定数量母离子,通过该四级杆进人碰撞室Q2(第二四级杆),在碰撞室中和惰性气体碰撞生成较小的碎片离子,当碰撞气体的压力在适宜的范围时,反应离子的部分动能转变为内能,由于离子内能提高,导致稳定离子活化分解,称CAD或CID反应。经CID反应的碎片离子进人四级杆Q3,经Q3扫描获得由选择的母离子产生的子离子质谱图。这种方法可以快速的研究复杂有机化合物中特定化合物结构。在母离子扫描方式中,质谱仪离子源中形成的离子进入Q1,由Q1扫描使母离子相继通过该四级杆进人碰撞室Q2进行CID反应。经CID 反应的母离子碎片进入Q3,经Q3使选择一定数量的子离子通过。它得到的是所选择子离子的母离子谱。母离子扫描方法检测产生同一碎片离子的所有化合物,它对于检测一系列结构相似的同类化合物(如取代的芳烃、当、菇等) 时特别有用。 在中性丢失扫描方式中,中性丢失是Q1和Q3四级杆同时联动扫描特定的质量范围,Q2仍进行CID反应。Q3低于Q1特定的质量数,它根据所研究母体化合物通过质量丢失形成一种中性质量的碎片来选择Q1 和Q3的质量差。如检测从竣酸中丢失CO2可选质量差为44。它可以给出相差丢失质量的母离子谱和子离子谱。色谱一质谱一质谱由于增加一级质谱,从而增加了选择性,它可以选择感兴趣的化合物进行研究,排除干扰,提高灵敏度。 (二)高效液相色谱与电感耦合等离子质谱(HPLC-ICP-MS)联用 HPLC—ICP—MS的应用促进了金属/非金属形态测定的快速发展。该联用分析技术是以各种不同的色谱分离柱完成不同种类样品分析物的分离,以高灵敏度的ICP—MS担任信号检出,具有元素专一性,线性范围宽和检测限低等特点,