质谱Mass Spectrometry-MSPPT演示课件

质谱MassSpectrometry,刘和文,1,SpectrometryNOTSpectroscopy,Spectroscopyn.光谱学,波谱学,光谱仪Spectrometryn.度谱术，质谱计Spectrometry:SpectrometerAbbreviatedto:Massspec.orMS,2,范围光区光谱类型跃迁类型10-410-2nm-rayMossbauer谱核能级跃迁10-21nmX-rayX-光电子能谱核内层电子能级100400nm紫外光区紫外光谱核外层电子（价400800nm可见光区可见光谱电子或非键电子)2.525m红外光区红外光谱分子振动-转动(4000400cm-1)1cm微波区微波谱分子转动能级顺磁共振谱电子自旋能级（磁诱导）50500cm射频区核磁共振谱核自旋能级(60060MHz,无线电波区）（磁诱导）,光波与光谱的关系,3,练振琼:有机质谱解析四川大学出版社1990,丛浦珠:质谱学在天然有机化学中的应用科学出版社1987,主要参考书：,4,质谱例,MSidentifiesanalytesby:ProducinggasphaseionsSeparatingtheseionsaccordingtom/zratioDetectingtheionsSensitive:Detectattomoleconcentrations,5,质谱发展史,6,特点,7,质谱计框图,Ionseparation,Detector,Output,8,离子源和质量分析器的压力在104105Pa和105106Pa。大量氧会烧坏离子源的灯丝；用作加速离子的几千伏高压会引起放电；引起额外的离子分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。,质谱计构造:真空系统,9,在不破坏真空度的情况下，使样品进入离子源。气体可通过储气器进入离子源。易挥发的液体，在进样系统内汽化后进入离子源。难挥发的液体或固体样品，通过探针直接插入离子源。,进样系统,10,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,离子源,11,质量分析器是质谱计的核心,不同类型的质量分析器构成不同类型的质谱计,不同类型的质谱计其功能，应用范围，原理，实验方法均有所不同。,质量分析器,12,检测记录系统,质量分析器分离并加以聚焦的离子束，按m/z的大小依次通过狭缝，到达收集器。经接收放大后被记录。,13,SampleIntroduction:DirectInsertionProbe(DIP),DirectinsertionprobeConceptuallyveryeasy,practicallyverytricky,14,SampleIntroduction:GasChromatography-MS(GC-MS),GCoutputtomassspectrometerSamplealreadyingasphase,15,SampleIntroduction:LiquidChromatography-MS(LC-MS),DirectinfusionofsampleinsolutionSyringepump:slowsteadyinfusionOutputfromHPLCSeparationandidentificationofcomponentsVastmajorityofsolutionissolventMustremovesolventto“see”analyteHistorically:extrapumpingandheatingApplicabletoelectrosprayionisationESI:seelater,16,电子轰击电离ElectronImpactIonization,EI化学离子化ChemicalIonization,CI场电离，场解吸FieldIonizationFD,FieldDesorptionFD快原子轰击FastAtomBombardment,FAB基质辅助激光解析电离Matrix-AssistedLaserDesorptionIonization,MALDI电喷雾电离ElectrosprayIonization,ESI大气压化学电离AtmosphericPressureChemicalIonization,APCI,离子化的方法,17,电子轰击电离ElectronImpact（EI）,18,电子轰击电离又称为电子轰击，或电子电离。是应用最普遍，发展最成熟的电离方法。,轰击电压50-70eV,有机分子的电离电位一般为7-15eV。可提供丰富的结构信息。,有些化合物的分子离子不出现或很弱,电子轰击电离EI,19,离子室内的反应气（甲烷等；10100Pa，样品的103105倍），电子（100240eV）轰击，产生离子，再与试样分离碰撞，产生准分子离子。,最强峰为准分子离子；谱图简单；不适用难挥发试样；,化学电离（ChemicalIonization，CI）,20,化学电离CI,小分子如CH4,(CH3)2CH等。以CH4为例,CH4+eCH4+2e(46%),CH3+(39%),CH2+(7%),初级离子:CH4+,CH3+,CH2+,21,准分子离子QM+,M+CH5+MH+CH4,M+C2H5+MH+C2H4,M+C2H5+MH+C2H6,22,IonisationMethods:ChemicalIonisation(CI),SofterthanEI:muchlessfragmentationMethaneionisedbyEI:OthergasesmaybeusedRelativelyhighpressure0.5mmHgBimolecularcollisionsCH5+behavesas“superacid”,23,IonisationMethods:ChargeTransferinCI,CH5+protonatessample:e.g.,MassdetectedisM+H+Notaradicalcation:c.f.EIEI,m的计算：组成离子的各元素同位素的质子和中子之和。,精确质量:精确质量的计算基于天然丰度最大的同位素的精确原子量，如：1H1.007825、12C12.000000、14N14.003074、16O15.994915精确度与质谱计的分辨率有关。,67,质谱图横坐标为离子的质核比，纵坐标为离子相对强度或相对丰度。乙醇的质谱图如下：,68,分子离子:M+,M-eM+,z=1时，其m/z等于天然丰度最大的同位素的原子量之和。,碎片离子：广义上指除分子离子以外的所有离子。,重排离子：经过重排，断裂一个以上化学键所生成的离子。,母离子与子离子：任何一个离子进一步裂解为质荷比较小的离子，前者是后者的母离子或前体离子，后者是前者的子离子。,质谱中的离子,69,偶电子离子EE+：带双电荷的离子，如B+,D+,E+,多电荷离子：如z=2的离子，存在于稳定的结构中。,准分子离子：MH+,M-H+,同位素离子：非单一同位素的元素在电离过程中产生同位素离子，同位素离子构成同位素峰簇。,70,亚稳离子,离子在离子源的运动时间106s数量级,寿命105s，足以到达检测器。,寿命106-105s的离子，从离子源出口到达检测器之前裂解并被记录的离子称亚稳离子，以m*表示.m*=m22/m1,亚稳离子的峰有不同程度的扩散，达23质量单位，这是因为m1+裂解时，部分内能转化为动能。,在质谱解析中，m*可提供前体离子和子离子之间的关系。,71,分子离子或准分子离子峰,质谱中分子离子峰的识别及分子式的确定是至关重要的.,分子离子峰的识别,假定分子离子峰:高质荷比区,RI较大的峰(注意：同位素峰),判断其是否合理:与相邻碎片离子(m/z较小者)之间关系是否合理,72,判断其是否符合N律,不含N或含偶数N的有机分子,其分子离子峰的m/z为偶数。含奇数N的有机分子,其分子离子峰的m/z为奇数。,使用CI电离时，可能出现M+H,MH,M+C2H5,M+C3H5,使用FAB时，可出现M+H,MH,M+Na,M+K,较高分子量的化合物，可能同时生成M+H,M+2H,M+3H等,73,分子离子峰的相对强度(RI),不同的电离方式,其分子离子的RI不等。,不稳定的分子,大分子,其分子离子的RI较弱。,稳定的分子,大共轭分子,其分子离子的RI较强。,74,羰基化合物(醛,酮,酸,酯,酰氯,酰胺)分子离子峰不出现或弱,脂肪族醇类,胺类,硝基化合物等分子离子往往不出现,75,分子离子峰不出现怎么办?,改用其它离解方式,如:CI,FAB等,76,分子式的推导,利用低分辨质谱数据，推导分子式,同位素峰簇及其相对丰度,对于C,H,N,O组成的化合物，其通式：CxHyNzOw,77,含硫的样品32S:33S:34S=100:0.8:4.4,含Si的化合物28Si:29Si:30Si=100:5.1:3.4,78,含重同位素（如Cl,Br）的样品,35Cl:37Cl=100:32.53:1;79Br:81Br=100:981:1,分子中含1Cl，(a+b)1,M:M+23:1,分子中含2Cl，(a+b)2,M:M+2:M+49:6:1,分子中含1Br，(a+b)1,M:M+21:1,分子中含2Br，(a+b)2,M: