质谱及其联用技术与离子化模式

GC/MS扫描模式与离子化方式扫描模式–fullscan全扫描2MSModeQ1Q2Q3Fullscan(Q1)Fullscan(Q3)=扫描;=选择m/z;blank=全部通过全扫描允许RF/DC四极杆扫描.可以选择性地扫描一段范围的质量数,并不一定要覆盖整个范围.三重四极杆MSs与单级比无论是Q1或Q3都有优势.有利于性能最大化和故障排除.扫描模式–SIM选择性离子扫描3MSModeQ1Q2Q3Selectedionmonitoring(SIM)(Q1)Selectedionmonitoring(SIM)(Q3)SIM模式允许RF/DC四极杆为一定的质荷比设定一个或多个RF/DC值.=scanned;=selectedm/z;blank=completetransmission扫描模式–单反应监测SRM(MSMS技术)4MSModeQ1Q2Q3Selectedreactionmonitoring(SRM)Selectedreactionmonitoring(SRM)=scanned;=selectedm/z;=CIDScanModes–多反应监测MRM(MSMS)5MSModeQ1Q2Q3Multiplereactionmonitoring(MRM)Multiplereactionmonitoring(MRM)=scanned;=selectedm/z;=CIDScanModes–母离子扫描PrecursorScan6MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=selectedm/z;=CIDScanModes–子离子扫描ProductScan7MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=selectedm/z;=CIDScanModes–中性丢失扫描NeutralLossScan8MSModeQ1Q2Q3PrecursorScanMS/MS=scanned;=scannedwithoffset;=CIDManyScanModes9Allmodesaretimeprogrammable,withnumeroustimesegmentsavailableforeachmethodFullScanSIMSRMMRMPrecursorScanNeutralLoss各种扫描模式的好处全扫描FullScan可以得到丰富的质谱图信息适用于未知物的分析选择性离子监测SelectedIonMonitoring(SIM)比全扫描具有更高的灵敏度样品基质不是太复杂时效果较好MSMS技术(SRM和MRM)对于基质非常复杂的样品灵敏度较高有益于化合物结构解释10各种扫描模式的好处母离子扫描PrecursorScan有利于监测具有相同结构,分子量相同的不同分析物(e.g.steroids)子离子扫描ProductScan适于鉴定不同的官能团,用于结构解释中性丢失NeutralLossScan利于鉴别化合物是否具有一定的官能团(e.g.–OH)11RelationshipofS/Nto#SIMIons12.EmpiricalchangeisevengreaterasdemonstratedinallGC/MSspecifications.Monitoringmorethan3ionslimitsthesensitivitygainbySIM.Thereisatradeoffbetweenmoreionsforspectralinformationversussensitivity.SIMvsFullScan的好处FullScan可以获得很多谱图信息最好的扫描方式更加适合于未知化合物的鉴定更好的谱库搜索SelectedIonMonitoring(SIM)当需要比全扫更好的灵敏度时可以获得5-50倍灵敏度的提高(取决于检测的离子数和基质的类型).可以消除一些基质干扰(但MSMS是消除基质的最好方法)13离子化模式:1EI2CI:PCI,NCI,唐氏放电CI14离子化类型ElectronIonization(EI)~70eV,硬离子化PositiveChemicalIonization(PCI)~12eV,软离子化模式ElectronCaptureNegativeIonization(ECNI)电子捕获负离子化解离俘获ABC+e-

AC+B-(0.1-10eV)离子对形成ABC+e-

AB++C-+e-(10-15eV)15PCIStep#1:形成试剂离子第一步–EI离子化CH4:CH4+e-

CH4++2e-碎片形成CH3+,CH2+,CH+

第二步–分子离子反应形成稳定的试剂离子:CH4++CH4

CH3+CH5+CH3++CH4

H2+C2H5+

CH5+

和C2H5+

是主要的分子离子碎片16例如–甲烷CIPCIStep#2:待测物的离子化在试剂离子和待测物之间产生反应形成准分子离子峰(M+1)CH5++MCH4+MH+M+1离子可以进一步碎裂产生复杂的CI质谱图形成加合离子C2H5++M[M+C2H5]+M+29加合离子C3H5++M[M+C3H5]+M+41加合离子质子转移的分子离子峰CH4++MM++CH4减氢物形成(M-1)C3H5++MC3H6+[M-H]+饱和烃经常会显示17181200EI/CI离子源19EI/CI离子源–剖面图20EICI唐氏放电离子体离子体与支架形成一个完整的离子盒大口允许最多的离子传输小口增加分子离子反应的几率辉光放电杯的离子出口色谱流出物入口TopViewBottomView电子束口没有电子入口举例:EIvs.PCI(可卡因)可卡因(Cocaine)是一种滥用药物,在EI中分子离子峰较弱.CI用来确认分子量首先,来看一下NIST库中的EI谱图...21EI质谱图(Cocaine)碎片很多分子离子峰很弱:m/z30322CH4PCI质谱图(Cocaine)23准分子离子和碎片离子不同的CI试剂的作用“硬”CI试剂-甲烷转移足够的能量引起更多的离子碎片,如可卡因的质谱图“软”CI试剂-异丁烷产生更多的M+1峰...24异丁烷的PCI质谱图(Cocaine)软试剂–离子碎片较少25CI试剂的亲质子能力26CI试剂B试剂离子BH+亲质子能力(kcal/mol)CH4CH5+C2H5+HARDCI

131.6162.6CH3OH(CH3OH)H+181.9Iso-C4H10C4H9+195.9NH3NH4+SOFTCI

204.0DatatakenfromChemicalIonizationMassSpectrometry

(2nd

Edition),Alex.G.Harrison,CRCPress,1992负离子化学源(NCI)ECD-最常见的MSECD待测物受限制(高电负性)高选择性和超低检测限SIM模式可以获得足够灵敏度也可能用于MS/MS选择性非常高但是NCI离子化的化合物经常不适合做MSMS.因为msms需要的碰撞解离能量可以抑制电子(分析物不再离子化)27NCI的应用NCI用来检测苯的浓度.s-苯汞酸(s-PMA)是苯的代谢物,可以在尿中检出.检测此类化合物的主要困难是s-PMA含量很低,有大量的基质干扰存在,要求具有选择性和特殊性的检测器.s-PMA利用单级MS-SIM方法不能被检测到.28s-Phenylmercapturicacid(s-PMA)C11H12NO3SMW:238SIM和NCI-MS/MS的对比29PMAruninNCI-MS/MSPMAruninSIMmodeGreatlyimprovedselectivityandsensitivityNCI检测限(s-PMA)方法:NCI-MS/MS,甲烷样品制备容易,一步衍生化检测限可以低至0.01ppb线性范围到100ppb30唐氏放电CI选择与PCI原理相似,除了:不用灯丝放电杯施加高压,放电围绕氧化CI气形成高反应的试剂离子离子化程度比一般的CI更软(egammoniaCI)对于石化中的烃类化合物非常有用.可以用来测定n-烃类,异构烷烃类,环烃类和芳香烃的浓度,以及他们的碳数分布.3132TDCI原理本技术利用高压辉光放电(2000v)代替电子束离子化试剂气体.经常用NO(一氧化氮)作为化学气.石化工业中的烃类分析是常用的技术.NO是一种强氧化性气体,很容易通过放电离子化.离子化的NO与芳香烃,饱和烃,烯烃产生不同的反应.TCNOCI烃类的反应Aromatics电荷交换NO++RH--->RH++NOSaturated(paraffins,cyclic)去氢NO++RH--->R++NOH有一些低丰度的离子化碎片烯烃NO++RH--->RH++NO(电荷转移)NO++RH--->R++NOH(去氢)NO++RH--->(RHNO)+(加合反应)包含环状饱和烃3334唐氏放电CI选择放电杯离子块安装放电杯高压铅丝唐氏放电CI选择NO化学离子化(NOCI)利用一氧化氮氧化化学气(比空气强度大)要求前级泵惰化处理特殊的ShellOil软件包按照碳数,烃的不饱和度分类.测定原料和烃类产品相对变化的非常有用的技术.空气化学离子化利用水和氧气作为氧化