第二章 質(zhì)譜分析技術(shù)

第二章質(zhì)譜分析技術(shù)MassSpectroscopyMS什么是質(zhì)譜法？樣品分子在高真空環(huán)境受到高速電子流或強(qiáng)電場(chǎng)作用，失去外層電子后發(fā)生化學(xué)鍵斷裂生成各種碎片離子，然后在磁場(chǎng)中得到分離后加以收集和記錄，從所得到的質(zhì)譜圖推斷結(jié)構(gòu)的方法。1.1質(zhì)譜的沿革與發(fā)展

圖1Thomson質(zhì)譜儀示意圖A.氣體入口；B.陽(yáng)極；C.放電管；D.去抽空泵；E.陰極；F.磁屏蔽G.冷卻水套；H.絕緣體；I.電場(chǎng)引線；J.照相感光檢測(cè)器Thomson(獲1906諾貝爾物理獎(jiǎng))利用低壓放電離子源所產(chǎn)生的具有高速度的正電荷離子束，通過(guò)一組電場(chǎng)和磁場(chǎng)，不同質(zhì)荷比的正電荷離子按不同質(zhì)量而發(fā)生半徑不同的拋物線軌道偏轉(zhuǎn)，依次達(dá)到檢測(cè)器，在感光板上被記錄下來(lái)。圖2Aston質(zhì)譜儀1935年,馬陶赫(Marttauch)和赫佐格(R.Herzog)根據(jù)他們的雙聚焦理論，研制出雙聚焦質(zhì)譜儀；1940年,尼爾(Nier)設(shè)計(jì)出單聚焦磁質(zhì)譜儀，又于1960年設(shè)計(jì)并制成了一臺(tái)小型的雙聚焦質(zhì)譜儀；1942年，第一臺(tái)商品質(zhì)譜儀；1953年,由鮑爾(Paul)和斯坦威德?tīng)?Steinwedel)提出四極濾質(zhì)器；1953年,由威雷(Wiley)和麥克勞倫斯(Mclarens)設(shè)計(jì)出飛行時(shí)間質(zhì)譜儀原型；

1954年英格拉姆(Inghram)和海登(Hayden)串聯(lián)的質(zhì)譜系統(tǒng)(MS/MS)；

60’s-70’s大氣壓電離源被發(fā)現(xiàn)，但未被廣泛用

70’s-80’s開(kāi)始廣泛研究LC/MS；

1974年后回旋共振質(zhì)譜儀；

1979年傳送帶式LC/MS接口成為商業(yè)產(chǎn)品；

1982年離子束LC/MS接口出現(xiàn)；

1984年第一臺(tái)電噴霧質(zhì)譜儀宣告誕生；

1988年電噴霧質(zhì)譜儀首次應(yīng)用于蛋白質(zhì)分析……1989年，HensG.Dohmelt和W.Paul,因離子阱（Iontrap)的應(yīng)用獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。2002年，J.B.Penn和田中耕一因電噴霧電離（electronsprayionization,ESI）質(zhì)譜和基質(zhì)輔助激光解吸電離(matrix-assistedlaserdesorptionionization,MALDI)質(zhì)譜獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。解決了“看清”生物大分子“是誰(shuí)”的問(wèn)題1.2

質(zhì)譜的特點(diǎn)特征性強(qiáng)

靈敏度高

10-15

~10-16g,所有譜中靈敏度最高的。唯一能直接獲得分子量及分子式的譜學(xué)方法快速性

1.3質(zhì)譜的表征1、棒圖2、數(shù)據(jù)列表二、質(zhì)譜過(guò)程

撞擊

得到高速電子

氣態(tài)分子

陽(yáng)離子

順序譜圖

質(zhì)量分析器定性結(jié)構(gòu)

定量分析導(dǎo)入按質(zhì)荷比m/e峰強(qiáng)度

峰位置2.1質(zhì)譜儀（一）進(jìn)樣系統(tǒng)擴(kuò)散法適用于氣體或揮發(fā)性液體直接插入探針?lè)ㄟm用于低揮發(fā)度樣品，對(duì)易分解樣品，通常使用衍生法轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化合物后分析動(dòng)態(tài)連續(xù)進(jìn)樣系統(tǒng)色譜（氣相，液相）、電泳、流動(dòng)注射等（二）離子源或電離室

將試樣中的原子、分子電離成離子，其性能影響質(zhì)譜儀的靈敏度和分辨率本領(lǐng)。1．

電子轟擊源（ElectronIonization,EI）：電加熱La或W，2000℃其能量為10-70ev。高速電子與分子發(fā)生碰撞，若電子能量大于試樣品分子的電離電位，將引致：M+e-(高速)→M＋.+2e（低速）M：偶數(shù)電子有機(jī)化合物M＋.帶奇數(shù)電子的陽(yáng)離子能量>70ev時(shí)，還發(fā)生進(jìn)一步鍵的斷裂，形成各種低質(zhì)量碎片的正離子與中性自由基。用以有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定。常得到不易辨認(rèn)的分子離子峰。電子轟擊源（ElectronIonization,EI）2.化學(xué)電離源（ChemicalIonization,CI）

試樣電離是由離子—分子反應(yīng)產(chǎn)生的

（三）質(zhì)量分離器將離子室產(chǎn)生的離子按質(zhì)荷比的大小分開(kāi)

1．

單聚焦分離器180°，90°，60°三種兩種方式掃描：①固定加速電壓，改變磁場(chǎng)強(qiáng)度H。磁掃②固定磁場(chǎng)強(qiáng)度，改變加速電壓V。電掃描分辨率低，只適用于離子能量分散較小的離子源，電子轟擊，化學(xué)電離。加速電壓VqU=1/2mv2磁分析器：Bqv=mv2/Rm/q=