waters-2008-MS_1_LCMS-基础

©2008WatersCorporation液质联用基础知识©2008WatersCorporation2什么是质谱(MassSpectrum)不同质荷比的离子经质量分析器分离,而后被检测并记录下来的谱图叫作质谱图.简称质谱质谱图的横坐标是质荷比(m/z)，纵坐标是离子强度质谱法(MassSpectrometry)即质谱分析法,一般亦简称为质谱©2008WatersCorporation3氯霉素的质谱图©2008WatersCorporation4MS检测的是离子质量©2008WatersCorporation5质谱基础知识质谱中采用的质量单位—Da=Dalton(道尔顿)质量单位,等于一个碳原子(12C)质量的十二分之一，约为1.66×10-24克;一克约为6×1023道尔顿—amu=atomicmassunit,原子质量单位1amu=1Da©2008WatersCorporation6质谱基础知识同位素:具有相同的原子序数而又具有不同的质量数的原子叫作同位素同位素丰度:自然界中某同位素原子所占的百分数叫做该同位素的天然丰度©2008WatersCorporation7同位素表示法C126C136质量数=质子+中子原子序数=质子数具有相同的元素符号,在元素符号的左上角表明其质量数©2008WatersCorporation8天然同位素丰度氮14N14.003199.6415N15.00010.36硫32S31.972195.033S32.97150.7634S33.96794.22氯35Cl34.968975.7737Cl36.965924.23溴79Br78.918350.6981Br80.916349.31原子符号质量,amu%天然丰度©2008WatersCorporation9怎样计算质量数名义质量数—采用元素质量数的整数进行计算,例如:C=12,H=1,O=16单同位素质量数或准确质量数—用丰度最大的同位素准确质量数计算—例如：C=12，1H=1.0078，16O=15.9948平均质量数或化学质量数—考虑到所有天然同位素丰度的该元素原子量来计算—例如：C=12.001，H=1.00794，O=15.9994质谱获得的单电荷离子的m/z值，是单同位素质量数©2008WatersCorporation10MS分子量的计算利血平,C33H40N2O9,的MW的计算使用原子量:使用单一同位素质量:C:33x12.011=396.363C:33x12.0000=396.000H:40x1.0079=40.316H:40x1.0078=40.312N:2x14.0067=28.013N:2x14.0031=28.006O:9x15.9994=143.995O:9x15.9949=143.954608.687608.272©2008WatersCorporation11质谱名词与术语质荷比(masschargeratio):离子的质量(以相对原子量单位计)与它所带电荷(以电子电量为单位计)的比值,叫作质荷比,简写为m/z质荷比是质谱图的横坐标质荷比是质谱定性分析的基础©2008WatersCorporation12离子丰度(Abundanceofions):检测器检测到的离子信号强度离子相对丰度(Relativeabundanceofions):以质谱图中指定质荷比范围内最强峰(基峰)的强度为100％,其它离子峰对其归一化所得的强度标准质谱图均以离子相对丰度值为纵坐标谱峰的离子丰度与物质的含量相关,因此是质谱定量的基础质谱名词与术语©2008WatersCorporation13MS是高真空技术质谱仪之所以在高真空下工作是为了...—尽量减少离子-分子之间的碰撞(即,得到最大平均自由程)o碰撞可能导致离子偏离所期望的由离子源到检测器的通道o碰撞可能导致产生意外的离子或反应o平均自由程:1atm~10-6m;10-4torr~0.5m—防止在高电压(用于某些离子聚焦)下生成电弧—减少污染/化学噪音©2008WatersCorporation14MS的历史1910年世界上第一台现代意义质谱仪在英国剑桥Cavendish实验室出现1917年电喷雾(Electrospray)物理现象被发现(并非为了MS)1918年世界上第一台实际意义质谱仪在美国芝加哥大学实验室出现(扇型磁场MS)1943年世界上第一台商业质谱仪1953年四极杆质量分析器质谱仪1955年飞行时间质量分析器质谱仪1960’s开发GC/MS©2008WatersCorporation15MS的历史60’s-70’s大气压电离(APcI)源被发现(但并未被广泛应用)70’s-80’s开始广泛研究LC/MS1979年传送带式LC/MS接口成为商业产品1982年离子束LC/MS接口出现1984年第一台电喷雾MS仪宣告诞生1988年电喷雾离子源MS首次应用于蛋白质的分析…...©2008WatersCorporation16质谱的分类按离子源的种类分—EI(电子轰击源)质谱(常用于GC-MS系统)—API(大气压电离源)质谱(常用于LC-MS系统)—MALDI(基质辅助激光解吸电离源)质谱(常用于生物大分子分析)—……按质量分析器的种类分—四极杆(Quadrupole)质谱—离子阱(IonTrap)质谱—飞行时间(TimeofFlight,TOF)质谱—扇形磁场(MagneticSector)质谱—……©2008WatersCorporation17什么是液质联用(LC/MS)LC/MS=LC+MS©2008WatersCorporation18LC/MS中的液相色谱HighPerformanceLiquidChromatography(HPLC)-高效液相色谱UltraPerformanceLiquidChromatography(UPLC)-超高效液相色谱—液质联用的前提和基础=进样+分离—根据化合物的化学特性分离样品(比如极性化合物，非极性化合物，酸性化合物，碱性化合物等等)LC的特点:分离技术•分离效率高•流动相参与分离•连续流出,峰宽有限•有时需要使用缓冲盐提高分离度•高压环境工作(1000psi)©2008WatersCorporation19LC/MS中的质谱MassSpectrometry-质谱—质量是物质固有特征之一，不同的物质有不同的质量谱—分析物被转化为气相离子而被分析—这些离子按其质荷比(m/z)被分离而被检测—质谱图即是相关的离子流对m/z的图MS的特点—灵敏度高—定性/定量本领高—脉冲扫描采集数据—高真空环境工作—溶剂参与反应(API电离源)©2008WatersCorporation20LC/MS数据形式TIC色谱HOHOOOHOHGamabufotalin(III)m/z1001502002503003509110712314517519132379201341402384366M-18M+M-36M-79M-162241保留时间TIC©2008WatersCorporation21为什么使用LC/MS?丰富的结构信息(1)Min12141618202224262830124357500600700800695100200300400500600700800219.0696.7EIHOCHCHO222COCHCH22NHCONaugardAPI©2008WatersCorporation22为什么使用LC/MS?极高的灵敏度(2)©2008WatersCorporation235个数量级的动态线性范围(0.1pg-1000pg)实验系数=0.9975,样品:磺胺二甲氧哒嗪上柱分析为什么使用LC/MS?极佳的定量结果(3)©2008WatersCorporation24为什么使用LC/MS?进一步增加HPLC的分离能力(4)如果让您来选择，您满意那一种分离度?©2008WatersCorporation25为什么使用LC/MS?解决无UV吸收样品分析问题(5)LC_MS_OK5.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00Time0100%0100%TaiyuanLC_MS52:DiodeArray2541.00Da1.71e6x36TaiyuanLC_MS51:ScanAP+BPI8.29e45.844.812.912.272.044.007.229.1211.599.9814.8713.1519.1217.4025.1621.4222.5233.7833.3228.8426.8235.0438.2639.52©2008WatersCorporation26两种LC/MS系统示意图液质联用接口至真空离子源质量分析器检测器离子源液质联用接口至真空质量分析器检测器高真空部分高真空部分样品引入样品引入EI电离源API电离源©2008WatersCorporation27LC/MS联用的难点进样方式比较对真空泵的要求*(liters/sec)毛细管GC,1mL/min(气体)~400微柱LC,10L/min~5,000填充柱LC,1mL/min~50,000*为了保持3x10-6torr(4x10-6mbar)的真空LC/MS接口必须使LC流出的液流达到MS可接受的压力(10-5-10-6torr)同时以极小的谱带展宽尽可能多地输送样品离子到MS©2008WatersCorporation28LC/MS联用关键技术－接口液相色谱的出口情况:从液相色谱流出的组分存在于大气压条件下的溶液之中质谱的入口情况:在高真空工作条件下的质谱仅接受气相离子因此液质联用的接口必须完成三个转变:—物态转变:液态-气态—带电状态:“中性”-离子—真空变化:760torr-10-5-10-8torr(乇)要求:雾化,去溶剂和电离同时完成©2008WatersCorporation29APILC/MS的Z-Spray接口©2008WatersCorporation30Z-Spray接口技术第1次进样第509次进样25小时苯海拉明,10mM磷酸盐缓冲液©2008WatersCorporation31MS的电离技术质量过滤器样品引入©2008WatersCorporation32质谱的种类及相关联用技术GCLCCEFlowInjProbePB/EIESIAPCITSPFABMALDIQuadrupoleMagneticSectorTimeofFlightIonTrapFT-MSElectronMultiplierPhotomultiplierMicrochannelPlateTurboMechanical•离子分离模式•质量分析器•离子检测•数据的采集及处理•样品的引入模式•溶剂的去除或抽真空方式•质子化模式©2008WatersCorporation33SampleDescription80859095100105110115120125130135140145150m/z0100%SALICYLAMIDE1(0.067)Cn(Cen,2,80.00,Ar)ScanES+1.19e8138.0137.0121.2100.290.188.185.293.995.8114.0110.2102.0133.0123.9138.9143.0149.32-HydroxybenzamideMW:137Form:C7H7NO2CASRegNo:65-45-2255075100125150175200225250162839658092120137CONH2OHFigure1.WileyLibraryReferenceSpectrumofSalicylamide同一个样品的质谱图可能不一样©2008WatersCorporation34传统的样品电离方式：EI源EI源：电子轰击电离源可得经典的质谱谱图可查询质谱库，质谱结果可用工业标准谱库检索，是