本科生质谱实验课件.ppt

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1、有机化合物准确分子量的测定2023/1/5质谱发展史质谱发展史1898 1898 Wien Wien 发现带正电荷的离子束在磁场中发生偏转。发现带正电荷的离子束在磁场中发生偏转。1910 1910 Thompson Thompson 使用简单的电场使用简单的电场-磁场组合装置磁场组合装置,获得了抛获得了抛 物线族的质谱物线族的质谱,证明了证明了2020Ne,Ne,2222NeNe两种同位两种同位 素的存在。素的存在。19181918 Dempster Dempster 采用电子轰击技术使分子离子化采用电子轰击技术使分子离子化。1919 1919 Aston Aston 制得了第一台速度聚焦质谱

2、仪。提出每种同制得了第一台速度聚焦质谱仪。提出每种同 位素的质子和中子在结合成原子核时位素的质子和中子在结合成原子核时,具具 有特定的质量亏损有特定的质量亏损(并非整数值并非整数值)。5050年代后年代后 商品商品MSMS出现出现,用于石油精炼和橡胶工业。用于石油精炼和橡胶工业。概概 述述质谱分析法质谱分析法：将试样转化为运动的样品离子，利：将试样转化为运动的样品离子，利用不同离子在电场或磁场运动行为的差异，按其用不同离子在电场或磁场运动行为的差异，按其质荷比大小进行分离、检测记录的一种仪器分析质荷比大小进行分离、检测记录的一种仪器分析方法。方法。质谱图质谱图：化合物分子通过一定方式裂解后生成

3、的：化合物分子通过一定方式裂解后生成的 阳离子经电场和磁场的综合作用，按照样品分子阳离子经电场和磁场的综合作用，按照样品分子电离所产生碎片离子的质荷比及其强度作图，并电离所产生碎片离子的质荷比及其强度作图，并按质荷比（按质荷比（m/zm/z）大小有序排列的谱。）大小有序排列的谱。用途用途：测定相对分子量：测定相对分子量M M；确定分子式；定量分析；确定分子式；定量分析；推测结构；气质联用、液质联用等。推测结构；气质联用、液质联用等。质谱仪质谱仪的基本组成高真空系统高真空系统离子源（离子源（10-3 10-5 Pa）；）；质量分析器（质量分析器（10-6 Pa）质谱仪的工作流程质谱仪的工作流程通

4、过合适的进样装置将样品引入并进行气化通过合适的进样装置将样品引入并进行气化 气化后的样品引入到离子源进行电离气化后的样品引入到离子源进行电离 电离后的离子经过适当的加速后进入质量分析器电离后的离子经过适当的加速后进入质量分析器离子在磁场或电场的作用下，按不同的离子在磁场或电场的作用下，按不同的 M/Z 进行分离进行分离 对不同对不同 M/Z 的离子流进行检测、放大、记录的离子流进行检测、放大、记录(数据处理数据处理)得到质谱图进行分析得到质谱图进行分析高真空的原因高真空的原因(1)大量氧会烧坏离子源的灯丝；大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2)用作加速离子的几千伏高压会引起放电；用作加速离子的几千伏

5、高压会引起放电；(3)引起额外的离子分子反应，改变裂解引起额外的离子分子反应，改变裂解模模 式，谱图复杂化。式，谱图复杂化。质谱仪的主要部件及工作原理质谱仪的主要部件及工作原理 1、真空系统2、进样系统、进样系统进样系统类型进样系统类型原理原理适用对象适用对象加热进样加热进样 将试样先气化然后进入高真空的将试样先气化然后进入高真空的离子源离子源 气体、沸点低（小于气体、沸点低（小于500）且易挥发的液体、中等蒸汽压固且易挥发的液体、中等蒸汽压固体试样体试样直接进样直接进样 通过切换阀建立一个临时真空进样通过切换阀建立一个临时真空进样通道，进样杆将试样引入离子源通道，进样杆将试样引入离子源高沸点

6、的液体及固体试样高沸点的液体及固体试样（可获得热不稳定化合物质谱图）（可获得热不稳定化合物质谱图）色谱进样色谱进样 将色谱分离后的流出组分通过适当将色谱分离后的流出组分通过适当接口引入质谱系统接口引入质谱系统有机试样有机试样93、离子源、离子源n功能功能：将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。分子失去电子，生成带正电荷的分子离子，分子离子可进一步裂解，生成质量更小的碎片离子。n分类分类：1.软电离软电离(如如 ESI)：给样品较小能量的电离方法，适用给样品较小能量的电离方法，适用于易破碎或易电离的样品。分子离子峰强度大，碎片于易破碎或易电离的样品。分子

7、离子峰强度大，碎片离子峰少且强度低，质谱图比较简单离子峰少且强度低，质谱图比较简单，M易得。易得。2.硬电离硬电离(如如 EI)：给样品较大能量的电离方法给样品较大能量的电离方法。能使分能使分析物处于高能量激发态，弛豫过程有析物处于高能量激发态，弛豫过程有 键键 的断裂，产的断裂，产生碎片得到官能团信息。生碎片得到官能团信息。离子阱质量分析器离子阱质量分析器 离子阱质量分析器（Ion Trap Analyzer）是一种通过电场或磁场将气相离子控制并储存一段时间的装置。特点:结构小巧，质量轻，灵敏度高同时易于实现多级质谱功能。变化的射频电压陷入阱中的离子轨道会发生变化，从底端离开环电极腔而进入检

8、测器小孔114.2四极杆质量分析器四极杆质量分析器 四极质谱结构简单，价廉，体积小，易操作，无磁滞现象，扫描速度快，适合于GC-MS,LC-MS。分辩率不高。+Electron BeamABCSample inIon Beam当离子由电极间轴线方向进入电场后，会在极性相反的电极间产生振荡。只有质荷比在一定范围的离子，才可以围绕电极间轴线作有限振幅的稳定震荡运动，并到达接收器。只要有规律地改变所加电压或频率，就可使不同质荷比的离子依次到达检测器，实现分离的目的。直流电压射频交流电压4.4 4.4 飞行时间质谱计飞行时间质谱计TOF MS的核心部分是一个无场的离子漂移管。加速后的离子具有相同的动能

9、 m/z小的离子，漂移运动的速度快，最先通过漂移管，到达检测器。m/z大的离子，漂移运动的速度慢，最后通过漂移管，到达检测器。检测通过漂移管的时间(t)及其相应的信号强度，可得 到质谱图，t为 或s数量级。适合于生物大分子，灵敏度高，扫描速度快，结构简 单，分辨率随m/z的增大而降低。实验仪器与试剂实验仪器与试剂仪器：美国AB公司（Applied Biosystems）API 2000质谱仪试剂：罗丹明B(Rhodamine B,Aladdin Chemistry)分子式：C28H31ClN2O3 分子量：479.01；色谱纯甲醇(Merck KGaA,Germany)罗丹明B实验步骤实验步骤

10、1.打开仪器电源，开电脑进入操作系统、打开软件。2.设定参数。3.配置样品溶液。4.用微量进样器吸取1.0L。5.进样，手动调谐，在正离子或负离子模式下对样品进行分析，将锥孔电压由低向高以50V为梯度进行调整。6.每次调整完之后等待10min左右，观察图谱，直到获得接近高斯分布的峰型为止。7.采集图谱。8.用甲醇清洗微型取样器，再重复步骤3至步骤7。9.保存数据。10.实验结束，停止仪器，关闭软件，关闭电脑六、常见问题及解决方案六、常见问题及解决方案（1）使用ESI质谱对待测物进行检测只能得到待测物的碎片峰而无法观察到 分子离子峰时应该如何调节电离电压和雾化温度等参数？答案：答案：从ESI源工作原理考虑，适当降低电力电压和雾化温度等。七、实验结果与讨论七、实验结果与讨论为什么有的待测物在正模式下质谱信噪比高，而有的待测物在负模式下方能 得到较高信噪比的质谱测定结果？答案：答案：从电负性考虑。八、思考题八、思考题1.质谱由那几部分组成？2.质谱的离子源有哪几种？这台质谱的离子源是什么？它与其他离子源相比有什么特点？