LCMS(ESI)的基本原理及應(yīng)用

1、LCMS(ESI)的基本原理及應(yīng)用內(nèi) 容v大氣壓離子化質(zhì)譜法vESI離子源的結(jié)構(gòu)、原理vESI的適用范圍v質(zhì)譜圖譜解析大氣壓電離質(zhì)譜（API MS）API-MS 是在大氣壓條件下的質(zhì)譜離子化技術(shù)的總稱：是在大氣壓條件下的質(zhì)譜離子化技術(shù)的總稱：對(duì)引入系統(tǒng)的樣品進(jìn)行電離并繼續(xù)質(zhì)量分析的過(guò)程。API-MS可以用下面的模式操作：(1)電噴霧離子化 (ESI) (2)氣動(dòng)輔助電噴霧（也叫離子噴霧）(3)大氣壓化學(xué)電離（APCI）(4)大氣壓光致電離（APPI）API-MS操作的四種模式的主要特征使用電場(chǎng)產(chǎn)生帶電液滴繼爾通過(guò)離子蒸發(fā)分析離子的電離過(guò)程。 與電噴霧（上面）相同，除了最初的液滴形成是由于氣動(dòng)噴

2、霧的結(jié)果。 氣相化學(xué)電離 (CI)過(guò)程中溶劑相當(dāng)于CI反應(yīng)氣來(lái)使樣品電離。 Krypton氪燈產(chǎn)生的紫外光電離氣相樣品或參加隨后的氣相反應(yīng)。LC/MS 技術(shù)的相對(duì)適用性液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的相對(duì)適用范圍分子量分子量分析物的極性分析物的極性電噴霧電噴霧(ESI)GC/MS大氣壓化學(xué)電離源大氣壓化學(xué)電離源( (APCI)APCI)1000100,00010,000非極性非極性極性極性API-MS是一個(gè)針對(duì)液相樣品(HPLC, FIA, Infusion)的 檢測(cè)方法。樣品經(jīng)去溶劑、離子化，按質(zhì)荷比被分析和檢測(cè)。h 適用于一個(gè)寬的化合物范圍h fg - pg 靈敏度h 定性信息大氣壓電離質(zhì)譜儀 (API-M

3、S)APCIESIEI儀器結(jié)構(gòu)大氣壓電離-電噴霧電離源 API-Electrospray Ion Source大氣壓電離-電噴霧電離 (API-Electrospray Ionization)電噴霧電離離子形成的必要步驟現(xiàn)代儀器上的氣動(dòng)噴霧和干燥，減小了這些參數(shù)的影響。步驟步驟 1 溶液中的電離溶液中的電離 樣品的樣品的pKa 溶液的溶液的pH步驟步驟 2 噴霧噴霧表面張力和粘度表面張力和粘度氣動(dòng)輔助氣動(dòng)輔助步驟步驟 3 去溶劑去溶劑干燥氣溫度和流速干燥氣溫度和流速步驟步驟 4 離子從溶液中解吸離子從溶液中解吸溶解能溶解能步驟步驟 5 氣相中的離子反應(yīng)氣相中的離子反應(yīng)步驟 1在如溶液中何產(chǎn)生離

4、子？酸酸/堿化學(xué)性質(zhì)堿化學(xué)性質(zhì)M - NH2 + 酸 M - NH3+ + 酸-M - COOH + 堿 MCOO- + 堿+締合締合（對(duì)類似糖的中性物質(zhì)）M + Na+ M - Na+ （堿金屬，如20 mM 乙酸鈉）衍生化衍生化形成離子或酸/堿產(chǎn)物步驟 2氣動(dòng)輔助電噴霧產(chǎn)生帶電液滴含有約100,000電荷、直徑2 m mm的帶電溶劑液滴由于溶劑組成或流速，氣動(dòng)噴霧減小了液滴的大小對(duì)粘度和表面張力的偏離噴霧柱體、端板和毛細(xì)管上的場(chǎng)使液滴帶電步驟 3帶電液滴的去溶劑加熱的氮?dú)庹舭l(fā)了液滴，增加了電荷/體積比。Rayleigh極限是帶電液滴能夠存在的最大 電荷/體積比 。當(dāng)電荷超過(guò)這個(gè)極限時(shí)，發(fā)生

5、庫(kù)侖破裂。熱干燥氣體步驟 4從溶液中解吸離子當(dāng)液滴的場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)分析物在溶液中的溶解能時(shí)，離子解吸進(jìn)入氣相。帶電殘余物離子蒸發(fā)步驟 5氣相中的離子反應(yīng)通過(guò)離子傳輸區(qū)域時(shí)從大氣壓噴霧室的反應(yīng)中會(huì)發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電通過(guò)離子傳輸區(qū)域時(shí)從大氣壓噴霧室的反應(yīng)中會(huì)發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電荷交換反應(yīng)。這個(gè)高壓區(qū)允許發(fā)生荷交換反應(yīng)。這個(gè)高壓區(qū)允許發(fā)生1000次離子次離子/分子反應(yīng)。分子反應(yīng)。 質(zhì)子轉(zhuǎn)移與HPLC添加劑相比，如：氨、三乙胺（質(zhì)子親合力分別為206和232 kcal/mole ），樣品具有較低質(zhì)子親合力的會(huì)丟失一個(gè)質(zhì)子，變成中性或形成加合離子，如M+NH4+帽電壓帽電壓裂解區(qū)裂解區(qū)霧化氣壓力霧化氣壓力干燥氣干燥

6、氣溫度和流速溫度和流速霧化氣壓力霧化氣壓力800 mL/min 50-70 psig干燥氣流速干燥氣流速 (6-12 L/Min)含水高需更高的流速如果太底，液滴會(huì)導(dǎo)致譜圖中的尖峰干燥氣溫度干燥氣溫度蒸汽壓越低的溶劑溫度越高 開始為 300 - 350C帽電壓帽電壓 用FIA優(yōu)化 (2000-5000) 開始 3000 V 在負(fù)離子模式，注意高的室電流或蘭色光輝（電暈針顯示）：當(dāng)這現(xiàn)象發(fā)生時(shí)須降低帽電壓電噴霧噴霧室設(shè)置 由于液滴不完全干燥導(dǎo)致的尖峰由于液滴不完全干燥導(dǎo)致的尖峰100000200000300000min5101520254000080000120000Drying gas: 30

7、0 C, 6 l/min Drying gas: 350 C, 12 l/min 在ES中干燥氣設(shè)置的作用 液滴產(chǎn)生噪音更大的譜圖液滴產(chǎn)生噪音更大的譜圖2000400060008000 221.1 271.1 447.1 485.1 507.120040060080010005000100001500020000 122.1 150.1 271.1 469.2 485.1 507.1Drying gas: 300 C, 6 l/min Drying gas: 350 C, 12 l/min 在ES中干燥氣設(shè)置的作用 含雜原子的樣品 通過(guò)引入可接受一個(gè)電荷的化合物 在溶液中是多電荷的樣品 在溶液

8、中是離子的化合物 適用于熱噴霧的樣品 當(dāng)不能引入電荷時(shí)避免極其非極性的樣品適合電噴霧的樣品樣品樣品 在溶液中為離子態(tài): 兒茶酚胺、硫酸酯共軛物、丁基胺 有可誘導(dǎo)電離的化合物：甲醇 含雜原子的化合物：氨基甲酸酯類，苯并二氮雜草類 溶液中帶多電荷：蛋白質(zhì)、多肽、低聚核甘酸溶液化學(xué)參數(shù)溶液化學(xué)參數(shù) 流速 樣品的 pK, 溶液 pH 溶液導(dǎo)電性應(yīng)避免的樣品應(yīng)避免的樣品 尤其非極性的樣品：PAHs, PCBs電噴霧需考慮的ESI的電離模式的選擇原則vESI(+)： - 適應(yīng)于堿性樣品，含有仲氨或叔氨基時(shí)可優(yōu)先考慮 - 適合酸性系統(tǒng)： 容易加合質(zhì)子v ESI(-)：v - 適應(yīng)于酸性樣品，含氯、含溴和多個(gè)

9、羥基時(shí)可嘗試使用 - 在 堿性系統(tǒng) 中：易失去質(zhì)子v對(duì)于本身 離子流較弱的樣品建議 - 在酸性系統(tǒng)中做ESI(+) 質(zhì)譜常用術(shù)語(yǔ)1、分子離子(molecular ion) 自由基（radical）離子M+。很活潑，易碎裂而產(chǎn)生廣義的碎片離子2、準(zhǔn)分子離子(quasi-moleculanr ion) 由軟電離技術(shù)產(chǎn)生的質(zhì)子或其他陽(yáng)離子加合離子以及去質(zhì)子化或其他陰 離子加合離子。3、碎片離子(fragment ion) 電離后具有過(guò)剩內(nèi)能的分子離子能以多種方式裂解生成碎片離子。4、多電荷離子(multiply-charged ion)5、同位素離子(isotopic ion)ESI正、負(fù)離子模式常見離子: 正離子模式： M+H+ M+1+ M+ Na+ M+23+ M+K+ M+39+ M+NH4+ 2M+18+ 2 M+H+ 2M+1+ 2 M+ Na+ 2M+23+ 負(fù)離子模式： M-H- M-1 ES模式下的單電荷離子Chemstation 得到