离子化方法课程学习.pptx

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1、会计学1离子化方法离子化方法(fngf)第一页，共81页。第一节、电子第一节、电子第一节、电子第一节、电子(dinz(dinz)轰击离子化轰击离子化轰击离子化轰击离子化 是通用的电离法，是使用高能电子束从试样分子中撞出一个是通用的电离法，是使用高能电子束从试样分子中撞出一个(y)(y)电子而产生正电子而产生正离子，即离子，即 M+e M+e M+M+。+2e +2e 式中式中M M为待测分子，为待测分子，M+M+。为分子离子或母体离子。为分子离子或母体离子。第1页/共81页第二页，共81页。Atomormoleculeishitbyhigh-energyelectronAtomormolecu

2、leishitbyhigh-energyelectronPrinciples of Electron-Impact Mass SpectrometryPrinciples of Electron-Impact Mass Spectrometrye e 第2页/共81页第三页，共81页。Atomormoleculeishitbyhigh-energyelectronAtomormoleculeishitbyhigh-energyelectronelectron is deflected but transfers much of its energy electron is deflected

3、but transfers much of its energy to the moleculeto the moleculee e Principles of Electron-Impact Mass SpectrometryPrinciples of Electron-Impact Mass Spectrometry第3页/共81页第四页，共81页。Atomormoleculeishitbyhigh-energyelectronAtomormoleculeishitbyhigh-energyelectronelectron is deflected but transfers much o

4、f its electron is deflected but transfers much of its energy to the moleculeenergy to the moleculee e Principles of Electron-Impact Mass SpectrometryPrinciples of Electron-Impact Mass Spectrometry第4页/共81页第五页，共81页。Thisenergy-richspeciesejectsanelectron.Thisenergy-richspeciesejectsanelectron.Principle

5、s of Electron-Impact Mass SpectrometryPrinciples of Electron-Impact Mass Spectrometry第5页/共81页第六页，共81页。Thisenergy-richspeciesejectsanelectron.Thisenergy-richspeciesejectsanelectron.Principles of Electron-Impact Mass SpectrometryPrinciples of Electron-Impact Mass Spectrometryforming a positively charg

6、ed,odd-electron species called the molecular ione e+第6页/共81页第七页，共81页。ThemoleculariondissociatestoacationThemoleculariondissociatestoacationandaradical.andaradical.Principles of Electron-Impact Mass SpectrometryPrinciples of Electron-Impact Mass Spectrometry+第7页/共81页第八页，共81页。2020404060608080100100120

7、120m/zm/zm/z m/z=78=7810010080806060404020200 0RelativeRelativeintensityintensitySome molecules undergo very little fragmentationSome molecules undergo very little fragmentationBenzene is an example.The major peak corresponds to the Benzene is an example.The major peak corresponds to the molecular i

8、on.molecular ion.第8页/共81页第九页，共81页。第9页/共81页第十页，共81页。思考题：思考题：1.EI1.EI的应用范围的应用范围2.EI2.EI的特点的特点 使用最广泛，谱库最完整；使用最广泛，谱库最完整；电离效率高；电离效率高；结构简单，操作方便；结构简单，操作方便；分子离子峰强度分子离子峰强度(qingd)(qingd)较弱或不出现较弱或不出现(因电离能量最高因电离能量最高)。3.EI3.EI中通常的能量为多少？轰击电子能量改变对质谱的影响有哪些？中通常的能量为多少？轰击电子能量改变对质谱的影响有哪些？4.4.为为什什么么四四极极质质谱谱、FTMSFTMS、离离子

9、子阱阱质质谱谱会会出出现现MH+MH+，而而磁磁质质谱谱很很难难出出现现MH+MH+。5.EI5.EI适用于何种质量分析器？适用于何种质量分析器？第10页/共81页第十一页，共81页。第11页/共81页第十二页，共81页。第12页/共81页第十三页，共81页。第13页/共81页第十四页，共81页。第二节、化学第二节、化学第二节、化学第二节、化学(huxu)(huxu)电离离子化电离离子化电离离子化电离离子化一、化学一、化学(huxu)(huxu)电离离子电离离子二、自身化学二、自身化学(huxu)(huxu)电离离子化电离离子化第14页/共81页第十五页，共81页。一、化学一、化学一、化学一、

10、化学(huxu)(huxu)电离离子化（电离离子化（电离离子化（电离离子化（Chemical Ionization,CIChemical Ionization,CI）化学电离源一般在化学电离源一般在1.31.3 1021021.31.3 103Pa 103Pa。通过通过 离子离子-分子分子(fnz)(fnz)反应反应 来进行。试剂气通常为甲烷来进行。试剂气通常为甲烷CH4CH4。首先用高能电子，使。首先用高能电子，使CH4CH4电离产生电离产生CH5+CH5+和和C2H5+C2H5+，即：，即：CH4+e CH4+e CH4+2e CH4+2e CH4+CH4+CH3+H CH3+H CH4+

11、CH4+和和CH3+CH3+很快与大量存在的很快与大量存在的CH4CH4分子分子(fnz)(fnz)起反应，即：起反应，即：CH4+CH4 CH4+CH4 CH5+CH3 CH5+CH3 CH3+CH4 CH3+CH4 C2H5+H2 C2H5+H2 小量样品（试样与甲烷之比为小量样品（试样与甲烷之比为1 1 10001000）导入离子源，试样分子）导入离子源，试样分子(fnz)(fnz)（SHSH）发生下列反应：）发生下列反应：CH5+SH CH5+SH SH2+CH4 SH2+CH4 C2H5+SH C2H5+SH S+C2H6 S+C2H6 SH2+SH2+和和S+S+然后可能碎裂，产生

12、质谱。然后可能碎裂，产生质谱。第15页/共81页第十六页，共81页。PCI甲烷反应(fnyng)机理CH4e-HCH3CH4CH4+CH3+MMM-H+CH5+CH3CH4M+H+230eV第16页/共81页第十七页，共81页。第17页/共81页第十八页，共81页。PCI第18页/共81页第十九页，共81页。NCISpectra第19页/共81页第二十页，共81页。思考题：思考题：1.1.什么情况下需要采用什么情况下需要采用CICI？2.CI2.CI离子源的压力为离子源的压力为1torr1torr，EIEI为为10-5-10-6 torr10-5-10-6 torr，为什么？，为什么？3.CI

13、3.CI的用途的用途4.4.比较比较(b(b jio)CIjio)CI和和EIEI的灵敏度的灵敏度5.CI5.CI实现准确质量测定是否容易？实现准确质量测定是否容易？6.CI6.CI的局限性的局限性第20页/共81页第二十一页，共81页。二、自身化学二、自身化学二、自身化学二、自身化学(huxu)(huxu)电离离子化（电离离子化（电离离子化（电离离子化（Self-chemical ionization,SCI)Self-chemical ionization,SCI)FTMS FTMS和离子阱的内离子源中出现的特殊方法。和离子阱的内离子源中出现的特殊方法。样品分子本身在电子轰击时产生样品分子

14、本身在电子轰击时产生CH5+CH5+、C2H5+C2H5+、C3H7+C3H7+等可提供质子的碎片离子，通过增加离子等可提供质子的碎片离子，通过增加离子在阱中的运动时间，提高它们和分子的碰撞几率在阱中的运动时间，提高它们和分子的碰撞几率(j l(j l)，提高，提高MH+MH+的强度，以实现的强度，以实现CICI。第21页/共81页第二十二页，共81页。红霉素EI和SCI质谱图第22页/共81页第二十三页，共81页。第23页/共81页第二十四页，共81页。第24页/共81页第二十五页，共81页。乙醚乙醚SCISCI反应所得到反应所得到(d do)(d do)质谱的质谱的NIST98NIST98

15、库检索结果库检索结果 第25页/共81页第二十六页，共81页。烯丙醇烯丙醇FTMSFTMS分子离子反应分子离子反应(fnyng)(fnyng)质谱图质谱图 第26页/共81页第二十七页，共81页。第27页/共81页第二十八页，共81页。思考题：思考题：1.FTMS1.FTMS中中SCISCI的特点？和的特点？和CICI相比有哪些优势？相比有哪些优势？2.2.离子源内真空度高对分析什么样品有利离子源内真空度高对分析什么样品有利(y(y ul)ul)？3.MH+3.MH+的强度和哪些因素有关？的强度和哪些因素有关？4.4.应用范围应用范围第28页/共81页第二十九页，共81页。间二甲苯、对二甲苯和

16、邻二甲苯以丙酮(bn tn)为反应气得到化学电离的质谱图 第29页/共81页第三十页，共81页。二甲苯三个异构体M+H+和M+CH3CO+的相对(xingdu)强度M+H+/CH3COH+CH3M+CH3CO+/CH3CO+间二甲苯11.361.54对二甲苯1.930.425邻二甲苯0.348第30页/共81页第三十一页，共81页。第三节、快原子第三节、快原子第三节、快原子第三节、快原子(yunz(yunz)轰击离子化（轰击离子化（轰击离子化（轰击离子化（Fast atom bombardment,FABFast atom bombardment,FAB）属于粒子诱导离子化（属于粒子诱导离子化

17、（particle induced ionization),particle induced ionization),采用高能中型粒子（采用高能中型粒子（ArAr）轰击样品）轰击样品常用底物：常用底物：G G 甘油甘油(n yu)n yu)NBA NBA 间硝基苄醇间硝基苄醇 第31页/共81页第三十二页，共81页。第32页/共81页第三十三页，共81页。第33页/共81页第三十四页，共81页。思考题：思考题：1.FAB1.FAB和和CICI相比相比(xin(xin b b)有何特点？有何特点？2.2.添加金属离子（如：添加金属离子（如：NaClNaCl、KClKCl、AgNO3)AgNO3)

18、的目的？的目的？3.3.与活泼氢可以可以发生反应的样品是否可以进行与活泼氢可以可以发生反应的样品是否可以进行FABFAB测定？测定？4.4.为什么在送为什么在送FABFAB测试样品时需要溶解性的信息？测试样品时需要溶解性的信息？5.FAB5.FAB适用于什么类型样品？适用于什么类型样品？第34页/共81页第三十五页，共81页。第四节、激光第四节、激光第四节、激光第四节、激光(jgung)(jgung)解吸离子化（解吸离子化（解吸离子化（解吸离子化（Laser Desorption ionization,LDLaser Desorption ionization,LD）一、激光解吸一、激光解吸(

19、jix)(jix)离子化离子化 （Laser Desorption ionization,LDLaser Desorption ionization,LD）二、基质辅助激光解吸二、基质辅助激光解吸(jix)(jix)离子化离子化 （Matrix Matrix assisted assisted laser laser desorption desorption ionization,MALDIionization,MALDI）三、大气压激光解吸三、大气压激光解吸(jix)(jix)离子化离子化 （Atmospheric Atmospheric pressure pressure MALDI,M

20、ALDI,AP-AP-MALDIMALDI）第35页/共81页第三十六页，共81页。一、激光一、激光一、激光一、激光(jgung)(jgung)解吸离子化（解吸离子化（解吸离子化（解吸离子化（Laser Desorption ionization,LDLaser Desorption ionization,LD）属于粒子诱导离子化（属于粒子诱导离子化（particle induced ionization),particle induced ionization),采用光子轰击样品采用光子轰击样品常用激光：常用激光：I R(CO2 I R(CO2激光器激光器)：适用适用(shyng)(shyn

21、g)于高分子聚合物、于高分子聚合物、DNADNA等等 UV(N2 UV(N2激光器、激光器、Nd-YAGNd-YAG）：适用）：适用(shyng)(shyng)于多肽等于多肽等第36页/共81页第三十七页，共81页。MALDI-TOFMS 工作原理工作原理qV=1/2(m1v12)=1/2(m2v22)若若m1 m2,则则 v1 100,000FWHMatm/z779Resolution=198,000Resolution=198,000+11 Isotope Cluster11 Isotope Cluster 6 fmol Consumed 6 fmol Consumed第62页/共81页第

22、六十三页，共81页。细胞(xbo)色素b5和突变体第63页/共81页第六十四页，共81页。思考题：思考题：1.1.为什么为什么(shn me)ESI(shn me)ESI需要溶解性信息？需要溶解性信息？2.2.离子源类型，和哪些质量分析器匹配？离子源类型，和哪些质量分析器匹配？3.3.应用范围应用范围4.4.为什么为什么(shn me)ESI(shn me)ESI比较适合和比较适合和LCLC、CECE联用？联用？5.5.为什么为什么(shn me)ESI(shn me)ESI可以测定非共价复合物？可以测定非共价复合物？6.6.形成多电荷离子对质谱分析产生什么形成多电荷离子对质谱分析产生什么(s

23、hn me)(shn me)影响？影响？第64页/共81页第六十五页，共81页。Schematic of the nanoelectrospray source apparatusSchematic of the nanoelectrospray source apparatus 1#-skimmer 1#-skimmer 1,1,2#-heater,2#-heater,3#-nozzle,3#-nozzle,4#-shutter,4#-shutter,5#-interface,5#-interface,6#-6#-nanoelectrospray tip,7#-steeless tube,8

24、#-screw,nanoelectrospray tip,7#-steeless tube,8#-screw,9#-high voltage connector,10#-X,Z modulator 9#-high voltage connector,10#-X,Z modulator 余翀天、郭寅龙余翀天、郭寅龙*化学化学(huxu)(huxu)学报学报 2002;60(11):2029 2002;60(11):2029（一）nanospray第65页/共81页第六十六页，共81页。细胞色素细胞色素c c的纳喷雾图谱的纳喷雾图谱(tp(tp)（单张图谱（单张图谱(tp(tp)）从从 上上 至至

25、 下下 的的 浓浓 度度 分分 别别 为为（A A）0.2mg/mL0.2mg/mL，(B)0.01mg/mL(B)0.01mg/mL，(C)0.0005mg/mL(C)0.0005mg/mL第66页/共81页第六十七页，共81页。（二）脉冲(michng)喷雾和间歇喷雾1.Yu Lu,Feng Zhou,Wenqing Shui,Liping Bian,Yinlong Guo and Pengyuan Yang*Anal Chem 2001;73(19):4748-47532.刘晗青、郭寅龙*、余翀天、杨芃原 化学(huxu)学报 2002;60(1):171第67页/共81页第六十八页，共

26、81页。典型(dinxng)的间歇电喷雾的总离子流图 第68页/共81页第六十九页，共81页。甲基红霉素的质谱灵敏度的比较（a）间歇电喷雾的方法获得(hud)的质谱图，信噪比的平均值为25.53(b)连续电喷雾的方法获得(hud)的质谱图，信噪比的平均值为14.72第69页/共81页第七十页，共81页。（三）双喷雾（三）双喷雾（三）双喷雾（三）双喷雾Feng Zhou,Wenqing Shui,Yu Lu,Pengyuan Yang*,and Yinlong Guo*Rapid Communications in Mass Spectrometry 2002;16:505-511第70页/共8

27、1页第七十一页，共81页。第71页/共81页第七十二页，共81页。二、大气压化学二、大气压化学二、大气压化学二、大气压化学(huxu)(huxu)电离（电离（电离（电离（atmospheric pressure chemical ionizationatmospheric pressure chemical ionization，APCIAPCI）当样品溶液流出毛细管被雾化到加热管中挥发当样品溶液流出毛细管被雾化到加热管中挥发(huf)(huf)，在尖端放电电极的高压作用下先使溶剂分子电离，在尖端放电电极的高压作用下先使溶剂分子电离，形成反应气等离子体。样品分子在穿过等离子体时，通过质子转移被

28、电离形成形成反应气等离子体。样品分子在穿过等离子体时，通过质子转移被电离形成MH+MH+或（或（M-H)-M-H)-。第72页/共81页第七十三页，共81页。第73页/共81页第七十四页，共81页。第74页/共81页第七十五页，共81页。第75页/共81页第七十六页，共81页。思考题：思考题：1.1.为什么为什么APCI APCI 需要溶解性信息？需要溶解性信息？2.2.离子源类型，和哪些质量分析器匹配？离子源类型，和哪些质量分析器匹配？3.3.应用范围应用范围4.4.为什么为什么APCI APCI 比较适合和比较适合和LCLC、CECE联用？联用？5.5.形成单电荷离子对质谱分析产生形成单电

29、荷离子对质谱分析产生(ch(ch nshng)nshng)什么影响？什么影响？第76页/共81页第七十七页，共81页。三、大气压光化学电离三、大气压光化学电离三、大气压光化学电离三、大气压光化学电离(dinl)(dinl)第77页/共81页第七十八页，共81页。第78页/共81页第七十九页，共81页。思考题：思考题：1.1.为什么为什么APPI APPI 需要溶解性信息？需要溶解性信息？2.2.离子源类型，和哪些质量分析器匹配离子源类型，和哪些质量分析器匹配(p(p pi)pi)？3.3.应用范围应用范围4.4.为什么为什么APPI APPI 特别适合和特别适合和LCLC、CECE联用？联用？第79页/共81页第八十页，共81页。API/MSAPI/MSAPI/MSAPI/MS特点特点特点特点(tdin)(tdin)(tdin)(tdin)n n分析分析(fnx)(fnx)极性较大的化合物极性较大的化合物n n与与GC/MSGC/MS相互补充相互补充n n与与LCLC、CECE、CECCEC的联用的联用n n“软软”电离技术电离技术 第80页/共81页第八十一页，共81页。