第三章 仪器分析修改兼容－part1 法医毒物分析.ppt

法医毒物分析ForensicToxicologicalAnalysis 潘爱华 Tel 87330563 omail panah666 第三章常用仪器分析技术 法医毒物分析中目前应用最多的仪器分析方法是利用光学原理的光谱分析法和利用物理化学原理分离后检测的色谱法 一种仪器分析法只能反映待测物的一种或几种属性 具有一定的局限性 通常需用多种仪器分析法相互配合才能得出可靠的结论 第一节光谱分析法 光的性质 电磁辐射 具有波粒二象性 各种光的本质区别是其频率不同 光的描述 波长或波数 光谱分析的基本原理 能级跃迁构成宏观物质的原子 离子 分子以及内部的微粒都有一定的运动状态 处于一定的能级 在一定条件下 发生能级跃迁 其能量的变化可表现为吸收或发射光 光谱分析的分类 原子光谱 原子能级跃迁 线状光谱 分子光谱 分子能级跃迁 带状光谱 利用光谱进行分析的方法称光谱法 以度量吸收或发射光的强度为基础的分析法称光度法 二者常结合应用 通称为分光光度法 紫外可见光谱 UV VIS 波长200 800nm分子外层电子的能级跃迁 并伴随分子中振动与转动能级的跃迁 一 紫外 可见分光光度法 1 吸收定律 Beer Lambert A lgT lg I I0 ECL 3 1 透光率T transmitance 透射光强I与入射光强I0之比吸光度A absorbance 透光率的负对数吸光系数 absorptivity E 摩尔吸收系数 光程L为1cm C为摩尔浓度时的吸光系数百分吸光系数 C为百分浓度时吸光系数C 溶液浓度L 溶液通过光路的厚度若被测溶液含多种吸光物质 则被测溶液总吸光度是各物质吸光度的加和 一 基本原理 判断物质紫外吸收强弱的标准 104 106强 S 102弱 W 104 102中 M 二 吸收光谱图 1 形成 与n 跃迁 n n n 分子外层电子轨道能级示意图 远紫外 200nm左右 S 超共轭 离域 键n W 杂原子不饱和基团 C 0 C S N N 近紫外n 远紫外 OH NH2 X S 2 具有紫外吸收的有机化合物的一般特点 A 发色团 Chromophore 一般为带 电子的基团 如C C C O C N N N NO NO2等 B 助色团 auxochrome 带有杂原子的饱和基团与发色基团 红移 并使强度增加 如 OH NH2 Cl SH等 C K带 强吸收带 共轭双键的 跃迁 D E1 E2 乙烯型 和B 苯型 吸收带 芳环化合物的大 键 E 饱和杂环化合物以及不含共轭双键的化合物 一般无吸收波长大于200nm的紫外可见光 但若分子中有卤素或硝基等助色团时 其吸收波长可大于200nm 3吸收物质的紫外光谱特征值吸收光谱曲线的特征值和整个曲线的形状是定性鉴别的重要依据之一 最大吸收峰 max 最大吸收波长最小吸收波长 min 吸收谷肩峰 sh shoulderpeak 末端吸收 end endabsorption 在短波长呈现的强吸收 end min max sh min max图3 1紫外光谱示意图 紫外吸收光谱图一般在溶液中进行 溶解吸光物质的溶剂应具有良好的透光性 溶剂不同时 曲线的形状和峰位都可能变化 一般而言 溶剂极性强可使 跃迁的吸收峰红移 使n 跃迁的吸收峰蓝移 表3 1溶剂的适用最短紫外波长溶剂水己烷乙醇乙醚氯仿乙酸乙酯苯丙酮二硫化碳波长200200205220245255280330380 nm 三 紫外 可见分光光度计 图3 2分光光度计的组成 四 方法与应用 1 紫外光谱特征性紫外光谱是宽带光谱 某一波长为主的吸收带 提供的信息较少 一般不能做定性识别的依据 提供关于药物类别的信息 具有共同的母体结构的药物 光谱图相似 2 定性定量的方法 优势 检测灵敏度较高 检测时不破坏样品应用 常用于药毒物分析的预试验和筛选 实验步骤 技术要求 检材的提取分离和净化是作初步定性识别的关键 常见检材内源性干扰物及吸收波长 色素 300nm甾体激素类 240 300nm蛋白质及其分解产物 200nm 强 240 300nm 试剂干扰 乙醚 氯仿等溶剂须经处理除去干扰才能使用 溶剂 应无紫外吸收常用溶剂 0 1mol L盐酸 碱液 乙醇或己烷 二 荧光分光光度法 一 基本原理荧光 fluorescence 某些物质分子吸收了一定波长的光能之后 基态电子跃迁到激发态 这些电子经无辐射方式消耗部分能量 下降到第一激发态的低能级 再由此能级下降到基态 同时发射出比原来吸收波长更长的光 即荧光 1 荧光光谱 fluorescencespectrum 以一定波长的光为激发光 将发射的荧光经单色器分光后 以荧光强度为纵坐标对波长所作的谱图称荧光光谱 2 激发光谱 exitationspectrum 固定荧光波长 依次改变激发光波长 测得不同激发光所产生的荧光强度 并以荧光强度为纵坐标对激发光波长所作的光谱图 二 荧光谱图类型 三 荧光分光光度计 荧光分光光度计组成 特点 荧光光谱和激发光谱均有一定的专属性 可用于定性鉴别 可作微量甚至痕量分析方法 1 直接荧光法应用 巴比妥类 苯骈二氮卓类 香豆素类 吩噻嗪类 某些生物碱等 2 间接荧光法荧光衍生试剂衍生 利用荧光试剂如OPA FITC NDA等 与一些物质衍生后产生较强荧光可进行测定应用 苯丙胺类 四 方法与应用 三 红外分光光度法 红外光谱 infraredspectrum IR 4000 400cm 1中红外区域以分子的振动能级跃迁为主 并伴随有分子转动能级的跃迁 一 傅里叶变换红外光谱仪 Fouriertransforminfraredspectrometer FTIR 关键技术 迈克尔逊干涉仪傅立叶变换 ExampleIRSpectrum 红外光谱图特点 带状光谱 但吸收带较窄 多谱带吸收光谱 可提供有关结构的多种信息对化合物的鉴别具有 指纹 识别的意义 二 特征吸收区域 1 官能团区4000cm 1 1300cm 1吸收比较稀疏 OH 3700cm 1 3600cm 1伸缩震动1450cm 1 1300cm 1面内变形振动 2 指纹区1300cm 1 600cm 1 1 1300cm 1 600cm 1伸缩震动C O C N C F C P C S P O Si OC S C O P O 2 900cm 1 600cm 1指纹区苯环C H面外弯曲振动等 倍频区 三 方法与应用 应用 定性鉴别 未知化合物的结构鉴定 1 与已知物对照鉴定2 未知物的确定主要是对红外图谱进行解析 四原子吸收分光光度法 atomicabsorptionspectrophotometry AAS 原理 区域 特点 从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光 通过试样蒸气时被待测元素基态原子所吸收 由辐射谱线减弱的程度来测定待测元素含量 原子的外层电子能级跃迁 紫外和可见光吸收 专属性强灵敏度高 一 原子吸收分光光度计 单道单光束原子吸收分光光度计 单道双光束原子吸收分光光度计示意图 光源 气态原子 分光系统 检测系统 原子雾化 样品 空心阴极灯HCL 原子吸收分光光度计组成示意图 应用 适用于金属元素的微量和痕量分析 专属性强 一次只能检测一种金属原子 二 方法与应用 定量分析理论依据 A KC定量分析的方法 1 标准曲线法 适用范围 试样组成比较简单 共存组分互不干扰 标准曲线的目的 找浓度的线性范围 样品的吸光度必须落在线性范围内 定量分析 2 标准加入法 适用范围 试样基体组成较复杂 且基体成分对测定有干扰 或样品组成不知的情况下 注意 A可以消除基体干扰带来的影响 不能消除分子吸收 背景吸收的影响 B分析也必须在线性范围内 电感耦合等离子体原子发射光谱仪 inductivelycoupledplasma AtomicEmissionSpectrometer ICP AES ICP AES的结构流程structureofICP AESandprocess 采用ICP作为光源是ICP AES与其他光谱仪的主要不同之处 主要部分 1 高频发生器2 等离子体炬管3 试样雾化器4 光谱系统 ICP AES特点 发射光谱分析 可多元素同时测定 30 50个 或更多 78个干扰水平低 高温 化学 基体干扰小 原子化能力强 有利于难激发元素测定 如稀有金属灵敏度高 检测限低 均小于1mg L 采用CCD 电荷偶合阵列检测器 charged coupledarraydetector 理论上可实现无标样分析 Ionseparation Detector Output 质谱仪组成示意图 五 有机质谱法 massspectrometry MS 1 进样系统 高效重复地将样品引入到离子源中且不能造成真空度的降低 间歇式进样 适于气体 沸点低且易挥发的液体 中等蒸汽压固体 典型间歇式进样系统如下图 2 离子源 ionsource 电子离子化 electronionization EI EI的分子离子峰 M 较小 碎片多 电子轰击电离 ElectronImpact EI 离子室内的反应气 甲烷等 与电子 100 240eV 轰击 产生离子 再与试样分离碰撞 产生准分子离子 特点 最强峰为准分子离子峰 即M 1峰显著 碎片少 谱图简单 不适用难挥发试样 化学电离 ChemicalIonization CI 不同电离方式质谱图比较 3 质量分离器 四极杆滤质器 四极滤质器由四根平行的圆柱形金属杆组成 被加