色谱联用技术

第七章色谱耦合技术。7.1色谱耦合分析技术概述，1。耦合技术的必要性每种分析方法都有其优点和局限性。局限性来自两个方面：原则，不可逾越；技术是可以改进和发展的。在线组合不仅可以相互取长补短，而且具有协同效应，可以获得两种技术单独使用时不具备的某些功能。实现在线耦合的关键硬件接口用来协调两个耦合仪器的输出和输入之间的矛盾，使两个仪器连成一个整体。色谱耦合技术的发展现状色谱：分离光谱：结构鉴定两者的结合不仅可用于混合物中未知成分的定性分析，也可用于定量分析。气相色谱-质谱、气相色谱-红外光谱、液相色谱-质谱、液相色谱-红外光谱、液相色谱-核磁共振、液相色谱-电感耦合等离子体发射光谱.7.2气相色谱-质谱，气相色谱-质谱，1。气相色谱对“四光谱”工作条件的适应性。气相色谱-质谱接口(输出/输入矛盾的协调)和工作压力的不匹配是实现气相色谱-质谱联用的主要困难。气相色谱柱的输出为100千帕，而质谱离子源的工作压力小于10-3千帕。该接口的功能是将从气相色谱流出的载气压力降低到质谱可接受的水平，并将样品送到一种位于质谱离子源接口处的喷射分子分离器，该分离器适用于早期填充色谱柱。通过传输线直接连接，适用于毛细管柱。喷射分子分离器的结构和功能：降低气压；(2)浓缩样品。气相色谱、高真空泵、传输线、化学工作站软件(计算机)、离子源、质量分析仪、机械泵、检测器、质谱计、3。仪器结构、气相色谱-质谱组成：气相色谱：低损耗毛细管柱载气必须使用99.999%氦离子源：电子轰击源、化学电离源质谱：四极质谱仪、离子阱、飞行时间质谱仪接口：细直径毛细管柱通过传输线直接连接到粗直径分流数据系统：计算机数据库真空系统：分子涡轮泵。四、质量分析仪、四极杆质量分析仪飞行时间质量分析仪离子阱质量分析仪磁质量分析仪傅里叶变换离子回旋共振质量分析仪串联(串联质谱)质量分析仪DC和射频以固定斜率变化实现质谱扫描功能。特点：(1)结构简单，体积小，价格低(2)扫描速度快，与色谱峰输出速度相匹配，适合组合使用(3)可串联使用(4)无需狭缝分离，灵敏度高(5)质量分辨率低(小数点后1位)(6)检测m/z范围小，(2)离子阱质量分析仪(离子阱)，特定m/z离子在阱中某一轨道上稳定旋转，改变终端电极电压，不同m/z离子飞出阱到达检测器；特点：(1)结构简单，体积小，价格低；(2)扫描速度快，与色谱峰输出速度相匹配，适合组合；(3)可多级，有利于定性；(4)质量分辨率6000-9000；(5)检测的m/z范围小；(3)飞行时间质量分析仪(TOF)，具有相同动能和不同质量的离子有不同的飞行速度并被分离。如果离子的飞行距离是固定的，不同质量的离子的飞行时间是不同的，质量小的离子的飞行时间短，先到达探测器。特点：(1)结构简单，体积大，价格略贵(2)扫描速度快，与色谱峰输出速度相匹配，适合组合(3)高灵敏度(4)高质量分辨率(5)检测质量无上限，气相色谱-四极杆质谱仪，(4)气相色谱-质谱系统提供的信息，气相色谱-质谱-计算机的工作过程：气相色谱：组分被色谱柱分离，随时间变化依次流出柱外，通过接口进入质谱。质谱：连续扫描质谱图像。扫描每个质谱图像大约需要十分之几到几秒钟。总扫描时间=(扫描地图的时间)扫描次数计算机：存储获得的所有质谱数据，以便进一步处理和输出。(1)总离子流图。质谱仪检测到的所有离子信号的总和(不考虑质荷比)与时间T的关系相当于气相色谱图。当没有组件通过时，它就是基线。当成分流出时，会出现一个峰值。记录方法：TIC检测器；计算机收集并存储连续和重复的扫描信息，然后进行数据处理。TIC图中的每个峰值代表一个分量。峰的位置是组分的色谱保留时间。峰面积与组分的相对含量有关。一种天然蜡衍生物的气相色谱-质谱总离子流图，(2)每种组分的质谱图，从中可以获得该组分的分子量和分子结构信息。图书馆检索根据NIST、INCOS、PBM三种算法，将未知物质图与图书馆中的标准图进行比较。匹配度越高，可靠性越高，序列号化合物名称序列号化合物名称116碳酸12 29烷烃29、 12-十八碳二烯酸13三十烷3十八烷酸14 26醇乙酸酯4 24碳烷烃15 31碳烷烃5 20醇乙酸酯16结构未定*6 25碳烷烃17 3 12碳烷烃7 26碳烷烃18 28醇乙酸酯8 22醇乙酸酯19结构未定*9 27碳烷烃20 34碳烷烃10 28碳烷烃21 30醇乙酸酯11 24醇乙酸酯22 25结构未定*， 通过气相色谱-质谱测定天然蜡衍生物的组成，(3)质量色谱图(提取的离子流图)相对于时间T(或扫描数)绘制，具有特定质荷比的离子强度(而不是总离子流强度)。 它是通过计算机数据处理获得的图形。优点：待测化合物或同系物可在复杂混合物的TIC图中快速找到。气相色谱-质谱联用技术的应用适用于所有可通过气相色谱分析的样品的气相色谱-质谱分析，如环境污染物分析、香精香料成分分析、中草药挥发性成分的质量评价、毒物分析、药品分析以及其他化学产品中禁用药品的分析等。(1)气相色谱-质谱定性分析条件设置气相色谱条件：与普通气相色谱条件相同：扫描模式、扫描范围、扫描速度、灯丝电流、倍增电压等。定性分析取样、电离、质谱数据收集、光谱检索、气相色谱-质谱定量分析基础使用总离子色谱定量使用质谱(提取离子色谱)定量使用选择性离子色谱定量使用模拟，选择离子监测)质谱(选择性离子监测，反应离子监测)也可用于定量串联质谱的优缺点气相色谱-质谱定量分析方法：内标法，外标法，归一化，(2)气相色谱-质谱定量分析，有机氯农药的气相色谱-质谱总离子流图，7.3液相色谱-质谱联用技术，1.液相色谱-质谱实现中的困难1。液相色谱流量对质谱工作条件的影响1毫升溶剂蒸发产生500-1300毫升蒸汽，而质谱仪只能接受10毫升/分钟的气体流量。有时流动相含有难以挥发的缓冲盐。2.质谱离子源温度和电离模式不适用于液相色谱分析的样品。接口系统，1。去溶剂2。电离被测物质，1。粒子束，粒子界面。根据流体力学原理，样品和溶剂根据动量差分离成气溶胶。通过去溶剂化和动量分离获得的光谱与电子轰击质谱获得的光谱非常相似，电子轰击质谱可以通过标准光谱得到，但现在很少使用。电喷雾电离(ESI)，界面软电离技术，Rayleighlimitreached，带电液滴，样品离子，受激准分子离子，分析溶剂/离子簇合物，其他离子，电喷雾电离，电喷雾，流出物在高电场下形成带电喷雾，并在电场力下通过气幕。空气幕的作用：雾化；蒸发溶剂；防止中性溶剂分子，其特征在于液相色谱-质谱的基本配置界面为软电离模式，适用于稳定性差、极性大、分子量大的物质的电离。准分子离子(，M-H，米纳)等。)主要产生，通过生物大规模分析产生多电荷离子。灵敏度太高，无法进行文库搜索，不适合分析非极性化合物。对于大分子化合物，电喷雾产生多电荷离子，相对分子质量的计算方法如下：选择相邻的峰，电荷n，n 1m1=(Mr n 1)/(n 1)m2=(Mr n)/n。3.大气压化学电离(APCI)，热喷涂(100-120)，化学电离；它适用于弱极性和热稳定化合物的分析。其特点是化学电离和软电离技术。所产生的片段很少适用于弱极性、小分子量(2000Da)和高灵敏度的电喷雾质谱互补技术，用于热稳定化合物的分析。硬件毛细管有几千伏的高压放电针。电离液滴中的离子蒸发类似于化学电离原理，属于液相电离，属于气相电离应用。合适的液相色谱流速为0.2 2毫升/分钟，0.2 0.3毫升/分钟。具有较小极性和离子化合物极性的化合物可以产生多电荷离子以产生单电荷离子。液相色谱-质谱(四极杆)组合仪器结构图，液相色谱-质谱(离子阱)耦合仪器结构示意图，医学，临床：药物代谢，药代动力学，杂质分析，天然产物分析，疾病诊断生物化学：肽，蛋白质，寡核苷酸，糖环境化学：农药和农药残留分析，有机污染物，土壤/食品/水分析食品科学：香料，添加剂，包装材料，蛋白质，致癌物化学：有机化合物，第三，液相色谱-质谱的应用.1.高效液相色谱与核磁共振的比较及结合困难液相色谱-核磁共振分析目标有机样品的状态液体工作温度室温扫描时间几乎相同工作模式连续流动间歇灵敏度NGMG溶剂普通氘溶剂，2.问题的解决。这主要取决于核磁共振技术的改进和发展(1)高频仪器在灵敏仪器中的使用：核磁共振的信噪比与磁场强度的平方成正比，信噪比比800兆赫(18.79吨)的100兆赫(2.35吨)仪器提高了约64倍。新技术用于提高信噪比：软件滤波、噪声消除技术，以及操作参数的影响，以提高液相色谱柱的负载能力。色谱柱的内径为4.6毫米，合适的装载容量为100克。采用停止流动技术来增加检测的有效时间(累计多次扫描)。射频线圈直接缠绕在循环罐壁上，以减少死体积。(2)使用氘代溶剂的溶剂使用溶剂抑制技术，使用WET序列的溶剂峰抑制的例子，乙腈溶剂峰，第三，组合模式，由实验布局泵、进样阀、色谱柱和紫外检测器组成的液相色谱系统通过2-2.5m的专用毛细管与核磁共振液相探针相连，探针底部设有控制核磁共振测量模式的阀门。液体探针具有流动室。射频发射线圈垂直固定在流动腔的玻璃管上；接收线圈平行于玻璃管；流动室不能旋转，核磁共振测量分辨率差。连续流动模式液相色谱的载液与样品组分一起连续流入核磁共振流动室。核磁共振仪利用溶剂峰抑制技术采集核磁共振谱，获得化学位移的伪二维谱-液相色谱保留时间。所得谱图的分辨率和信噪比较差。停止流动技术(时间切割光谱)当色谱峰的峰到达流动室的检测位置时，液相探针底部的入口阀关闭，液相色谱泵同时停止工作。采集核磁共振样品，直到获得满意的光谱。峰值存储模式实际上是离线模式。流出液相色谱的峰储存在毛细管回路中，然后通过合适的阀门系统送到核磁共振探针，依次进行核磁共振测量。液相色谱分析过程不会中断。该系统有三个阀门，应用实例，尼帕地尔杂质的检测，7.5色谱-傅里叶变换红外光谱(gc-ftIR)，1 .气相色谱-ftIR概述(1)气相色谱-红外相互作用质谱一般难以区分异构体，红外是一个很好的补充。(2)气相色谱-红外光谱难以匹配的扫描速度、灵敏度和物理状态。(3)分辨率傅里叶变换红外光谱：具有信噪比好、扫描速度快的优点，与气相色谱的匹配性大大提高。气体红外测量。气相色谱-红外光谱系统，光学管，气相色谱-红外光谱界面示意图，界面-光学管，由硼硅酸盐玻璃制成；两端安装KBr盐窗，红外干扰光可以通过；内壁镀金，反射率高，红外干涉光多次反射，增加光路，提高灵敏度；可加热以确保气相色谱流出物不会在此冷凝；获得最佳分辨率和灵敏度的适当体积；尾部吹气装置：用于解决毛细管气相色谱柱与传输线(内径2 mm)和光管(1mm)之间的线速度变化问题。也就是说，柱外效应的问题，3.3提供的信息。气相色谱-红外光谱，(1)三维实时显示图，(2)化学色谱图(官能团色谱图)，一种指定官能团频率范围与时间关系的图；是“色谱图”，每个峰代表一个组分；它比普通色谱图包含更多的信息，后者反映化合物的类型或官能团的信息。它类似于气相色谱-质谱中的质谱图，1200-1100，1600-1500，1780-1680，3050-2950，3650-3550，乙醇、丙酮、乙酸乙酯和苯的混合物的化学图，(3)红外重建色谱图，红外吸收信号与计算机处理后获得的时间图。积分吸收重建图(红外总吸收重建图中的TIA)相当于气相色谱-质谱中的总离子流图(TIC)。最大重构色谱通过积分重构每个峰的最大吸收，相当于气相色谱-质谱、积分吸收重构图、革兰氏-施密特重构色谱中的RTIC图，(4)气相红外吸收谱图、乙内酯，以及(4)气相色谱-傅里叶变换红外光谱的应用实例在识别异构体方面优于气相色谱-质谱。如芳香环的取代位置、顺反异构、环连接方式、环异构等问题：灵敏度比气相色谱-质谱低，一般低两