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1、有机波谱分析（四） 质谱分析法 埂 峨 惨 蝉 秆 缅 存 颐 濒 虫 攫 敲 割 卑 挤 雪 胸 资 滨 啼 林 歹 鸽 卸 这 泞 恶 衅 领 欠 悯 屈 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 一、质谱的发展历史 1906年 J.JThomson在实验中发现带电荷离子在电磁场中的运动轨迹与它的质荷比 (m/z)有关,并于1912年制造出第一台质谱仪. 1946年 发明飞行时间质量分析器(Time-of-flight Analyzer) 1953-1958年 出现四极杆质量分析器(Quadrupole) 1956年 GC-MS开始联用 1959年 质谱首次用于peptide sequenc
2、ing 1965年 离子共振质谱出现 1968年 电喷雾离子源Electrospray Ionization 1973年 LC-MS 1974年 Fourier transform ion cyclotor resonance MS 1987-1988年 Matrise_assisted laser desorption ionization 1996年 电喷雾离子源开始用于生物大分子的研究 逝 匝 团 疆 访 茧 袜 等 绊 岗 祟 怔 腺 倍 继 挂 汁 诡 壹 谜 酒 央 牛 淑 拾 膏 她 伙 曼 彤 惊 唁 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 质谱仪：是按照离子的质荷比(m/z)
3、不同,来分离不同分子量 的分子、测定分子量进行成分和结构分析. 离子的生成方式：有失去或捕获电荷(如:电子发射,质子化或 去质子化) 二、质谱仪 店 汹 量 佩 竭 辜 篆 黎 栈 飘 拐 隐 移 决 屏 腹 片 书 甫 伎 晌 舰 妄 芽 泣 抚 裴 轮 疹 违 周 俘 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 2-1 质谱仪的组成 离子源 质量过滤/分析器 检测器 进样部分 样品板 LC或GC EI源 FAB源 MALDI源 ESI源 Quadruopole Ion trap Time-of-flight 电子倍增器 闪烁计数器 + + + + + + + + + + + + + + + +
4、 + + + + + + + + + + + 主要组成部分: 1.进样部分；2.离子源；3.质量过滤器(分析器)；4.离子检测器 漫 万 萝 企 指 蔫 革 候 匹 阶 淡 腆 湿 涯 缓 峻 悸 奇 狐 银 览 郴 枫 僵 启 明 毁 铱 吼 该 喜 氢 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 2-2 进样部分 要求： 大气压下的样品要进入高真空的质谱仪，而不影响仪器 的真空度。 方式： 进样板进样 进样头进样 毛细管进样（从气相色谱及液相色谱柱） 友 埋 谎 茸 非 峨 笔 所 午 衅 纤 题 亩 虑 挝 捣 推 肋 合 啸 祸 挑 娄 伙 祷 去 坎 陨 戌 睛 渤 袖 质 谱 分 析
5、丛 质 谱 分 析 丛 2-3 离子源 A : EI源 Electron Ionization 是1980年以前 的主要离子化方式, 只能用于远远小于 生物有机分子的小 分子(400Da以下)的 检测,样品需经过汽 化(通常热解吸附) 进入电离区,与电子 流撞击.电子流传递 部分能量(多小于 6ev)形成离子及部 分碎片. 击 避 堡 斯 砧 打 添 菏 蛰 和 舀 艺 曼 蜒 佃 砖 尝 扔 稗 汐 嚷 篡 拨 烃 闽 辞 樟 页 参 鼎 钒 幢 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 EI的优缺点 优点 1.高的灵敏度 2.有达10万个化合物的 数据库可快速检索 3.可根据碎片方式鉴定 未
6、知物 4.从碎片离子判定结构 缺点 1.质量范围小 2.有可能汽化前发生 解离 3.碎片过多有时看不 到分子离子 危 箱 镐 阑 询 蚁 址 萌 吼 岸 韶 舵 肚 糜 缅 允 郭 谣 箕 详 蔑 崎 寐 鬼 足 狭 遏 疟 窑 旗 刽 汐 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 B: FBI快速原子/离子轰击离子源 Fast Atom/Ion Bombardment 使用高能量的氙原子、Cs+离子或甘油-NH4+基团喷射样 品靶上的样品和基质表面,基质是溶解样品的非挥发性溶 剂,样品从基质中解吸附并汽化,离子化. 基质的作用是溶解样品;吸收大部分能量,有助于样品离子 化并保护样品不被高能量撞
7、击破坏. 股 海 克 岛 捕 挽 芭 红 哆 喷 罩 涣 酷 贩 笼 刨 菜 钮 炒 劣 纫 击 舵 锻 乡 芍 饯 粪 钓 赦 乎 穴 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 图示 水 椭 掖 帖 埂 登 幻 忿 陪 箩 近 孩 厚 圆 清 恒 舜 耿 自 茸 编 嚼 娱 块 厅 墩 廉 弯 渝 件 灰 垦 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 FBI优缺点 优点 1、质量数可以做到7000Da。 2、快速。 3、软电离方式，碎片离子少。 4、容易引入阳离子形成 M+Na,M+K型的正离子。 5、分辨率高。基质可作为参照 离子进行精确质量测定。 6、大质量的甘油团形成多电荷 可测生物大分子
8、。 缺点 1、质量数高时灵敏度下降 严重。 2、灵敏度比MALDI,ESI低 。 3、碎片少，结构信息少。 4、基质多峰，干扰结果分 析。 5、样品必须能溶于基质。 6、非极性物质难以离子化 。 蜕 台 挡 竖 丑 蔬 慎 聪 庐 沦 沏 涸 滦 岛 很 恍 柬 忍 簿 梢 嫉 弥 猫 雏 软 漠 查 症 侗 溶 材 怂 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 C: MALDI 激光解吸附离子源 Matrix-Assisted laser Desorption/Ionization MALDI源的出现解决了生物大分子的离子化难题， 离子化过程与FBI有相似之处。 1、使用基质，但基质为固体。
9、2、 MALDI用脉冲激光束轰击样品和基质的共结晶 。 对基质的要求是能吸收337nm紫外光并气化，能量 由基质传给样品使样品一起气化并离子化。 钱 绢 嫁 涟 涅 焕 广 才 涟 侍 串 烈 邑 俭 烃 蛮 牛 卓 谈 竖 韭 涩 蜜 纤 吹 隔 痰 绞 填 咒 街 乱 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 吕 写 豌 吮 匿 崇 木 倍 旭 挝 献 咕 擞 婶 圾 褥 元 十 凶 糖 牛 魁 蒂 耘 湘 晕 悬 腕 次 挪 搽 宰 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 醇 讶 术 蓝 盗 砧 阜 法 裙 秤 矮 佐 娟 绷 灿 界 惦 绎 涡 汪 结 酵 饼 黍 皇 祈 嗣 啤 荐 豺
10、 咬 汾 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 常用基质 1、氰基4羟基肉桂酸 CCA 多肽 2、3,5二甲氧基4羟基肉桂酸 SA 蛋白 3、龙胆酸（2,5二羟基苯甲酸 DHB 聚合物 4、吡啶甲酸 PA 5、3羟基吡啶甲酸 3HPA MALDI源由氮激光器产生短周期脉冲激光，产生的多为单电 荷离子，效率很高，即使只有极少的样品也可分析 撞 扇 柯 浆 拇 房 窝 阅 幢 糙 钟 茶 格 硼 硫 焙 逆 嘛 焦 螟 词 晃 陡 龟 搬 梧 爸 商 刁 费 盐 宿 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 常用基质结构 DHB SA CCA 辐 校 抱 瘪 爽 靡 棺 屈 涉 谚 绰 葫 础 掏
11、 颤 驰 诬 挤 链 网 述 尊 倡 冈 欢 萤 肾 祁 黍 榨 菊 箱 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 MALDI的优缺点 优点 1、质量数可达 300,000Da。 2、attomole 至 femtomole级灵 敏度。 3、软电离方式，无 或极少碎片离子 。 4、耐盐（样品含盐 可达毫摩尔浓度 ）。 5、适于分析复杂混 合物。 缺点 1、分辨率低。 2、1000Da以下基质峰干扰。 3、激光解吸附离子化有可能使样品 光降解。 4、串联质谱功能较弱，除非接反射 装置进行源后衰变测量。 5、不能分析非共价键相互作用。 6、定量时需要内校准。 7、如没有反射飞行装置，不能分析 多肽修
12、饰。 8、对各种赋形剂的容忍度低（如 含磷酸缓冲液，大于150mM的盐等 。 彬 乌 郝 湃 蚌 闯 久 引 席 凤 楚 醉 参 普 衡 譬 春 掖 沮 击 颂 虫 忻 陆 谤 捍 菌 嗓 吁 烹 宵 督 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 D: ESI离子源 Electrospray Ionization 4000v强电场中，样品溶液通过毛细管喷嘴喷出，带电液滴 被静电场吸向质谱入口，同时伴随干燥或加热干燥气体吹送 ，使液滴表面溶剂挥发，液滴体积变小，表面电荷密度变大 ，当同种电荷之间的库仑斥力达到雷利极限时，突破表面张 力，液滴爆裂为更小的带电液滴，这一过程不断重复，使最 终的液滴非常
13、细小，呈喷雾状，此时液滴表面电场非常强大 ，使分析物离子化，带单电荷或多电荷。 一般分析物分子量 2000Da带多电荷 舰 唱 霓 杀 雍 囤 苑 层 焙 评 谅 桶 深 继 参 点 茧 筷 宦 狭 缉 僵 校 递 杨 窝 理 引 击 箩 桨 磁 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 凳 猾 押 吝 么 傲 陛 举 酸 筛 腾 幌 匀 拿 营 隘 佐 章 廷 现 开 贝 幸 州 企 综 篷 室 鹅 飞 桅 文 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 NANO-ESI喷雾照片 蛤 京 恕 亦 应 眼 屁 似 买 孝 绰 拳 喝 辐 忻 侠 洁 傍 厄 照 熬 挝 哎 吱 措 嘱 硅 吼 憾 泻
14、 轩 乙 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 ESI特点 1、 ESI产生的生物大分子离子如多肽蛋白等常常带 10个以上电荷，使得m/z大大减小，弥补了四极杆 质量分析器等质量范围窄的缺点。 2、质谱图显示的是离子带不同电荷数的一系列质 荷比峰，根据峰位置换算成质量数和电荷数。 盒 货 茶 官 怨 办 黔 炊 芦 校 吏 持 蜡 束 侧 桅 路 感 挺 傲 泼 座 退 含 醋 锈 达 茨 厘 闽 辰 品 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 电荷数和质量数的计算 已知 mj=(m+nj)/nj mk=(m+nk)/nk nj= nk+1 推算出 nj=(mk-1) /(mk- mj) n
15、k=(mj-1) /(mk-mj) m=mjnj-nj =mknk-nk m/z 相 对 丰 度 mjmk 您 搅 在 们 惩 陇 营 漾 栽 刑 姚 折 答 常 篇 构 戌 秒 傣 赶 雌 禽 鲸 镁 右 霸 茅 克 板 恭 乃 选 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 ESI优缺点 优点 1、质量数可达70，000Da 2、灵敏度高达femtomole级。 3、软电离，可观察生物分子非共价 反应。 4、易于和LC串联，直接分析流速为 1ml/min的LC洗脱液。 5、没有基质干扰。 6、适于联四极杆质量分析器、离子 阱质量分析器做结构分析。 7、带多电荷，允许质量范围窄的设 备检测高质量
16、数的离子。 8、带多电荷，通过计算平均值给出 更精确的质量数。 9、特别适于测多肽的修饰。 10、样品前处理简单可直接分析RP- HPLC脱盐处理的溶液。 缺点 1、耐盐能力低。 2、对某些化合物特别敏感 ，污染难清洗。 3、样品需先气化，混合物 不适用。 4、带多电荷，在分析混合 物时，产生混乱。 5、定量时需内校准。 钩 汞 趣 瑶 娇 咎 录 氦 娟 单 炽 襄 兢 文 水 州 曝 腊 铱 笋 耍 腐 亡 揍 虏 替 诫 砸 佬 献 禾 汲 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 E: 其他离子化方式 阳离子化: 以非共价键结合的方式向中性分子加上正电荷。 尤其适合 质子化不稳定的的分子
17、，质子化是共价键结合，电荷从质子 向分子发生转移，这一过程会造成分子的不稳定，使分子裂 解。 阳离子化没有这一缺点，常用在ESI离子方式中，糖类非常适 合这一电离方式，一般多加Na+. 阴离子化: 分子失去一个质子，带上负电荷，这种离子化方式适合酸性 物质，如酚类、羧酸和磺酸。 句 域 舀 伐 郴 睛 蜜 咨 饱 韵 练 缄 唆 瘟 弄 堑 挞 孝 艾 遗 稗 丧 榴 彪 目 哦 旗 潍 揩 俘 斤 凝 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 2-3 质量分析器（过滤器） 1、质量分析器的主要指标 A、质量范围（/） 所能测量的质荷比范围 M+nH B、灵敏度 一定浓度样品产生响应时，最低的浓
18、度值。 n 水 轿 旋 流 费 藐 呛 绢 寅 训 坡 述 横 弱 阵 脖 掇 净 脑 盅 盂 堡 箭 努 温 茨 缀 懒 蒙 弓 居 志 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 C、分辨率 质谱质谱 分辨不同质质荷比离子的能力 分辨率R=M/ a =M/(M M) b a 公式定义为单峰的质荷比与其半峰宽之比 b公式定义为相邻的相交10的两个峰M M 按a 式计算的分辨率约为b式计算的两倍。 驴 渗 鸳 季 捉 践 价 呛 断 地 吾 夫 埂 楔 硷 堵 输 渠 矩 丰 膘 窟 治 瘪 漾 烛 颗 崎 佃 眺 悍 篆 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 不同分辨率谱图效果 尔 毁 辟 灾
19、 妓 弃 恍 隅 佐 姑 一 趾 俄 邑 踊 离 懈 谩 啡 蟹 逼 迄 掩 密 寅 湛 佰 霍 祝 炼 慰 刷 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 D：分子量的表述方式 1、单同位素质量monoisotopic mass 最轻的稳定同位素的质量（也有说自然界中丰度最大的同 位素的质量）。 只有高分辨率的质量分析器才能分离出单同位素峰。 2、化学平均分子量M 根据同位素质量及丰度计算出平均质量，所有元素的平均质 量给出分子的平均质量。 3、最高峰质量 即未分辨开质谱峰最高处的质量数。 表述方式要看分子量及分辨率而定，当m/z高时单同位素峰已 不是丰度最大的峰， m/z 8000时与最高峰质
20、量趋于一至。 辫 单 棒 普 逮 酵 蹋 劣 降 贴 僵 喜 众 鞍 渍 勉 淘 鸳 蒙 三 磕 浮 检 饵 酋 佑 孺 戍 柞 财 优 且 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 内 捅 的 蝉 擎 披 娱 影 陇 迁 塌 除 欲 秤 径 场 嗅 冕 猖 汛 选 阵 枫 泊 馋 震 行 颜 拈 话 灰 琶 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 2、质量分析器的种类 A、四极杆质量分析器Quadrupole Analyzer A、B极性相反，加上一个直流电压DC，叠加一个射频电场 RF，扫描时固定RF频率， DC： RF保持比率不变，数值递增 ，使m/z小到大的离子依次通过，取得一张完整的质
21、谱图。 DC+RF 稍 洞 淮 刺 访 光 暗 媳 芋 盟 桓 方 银 都 肃 跃 伦 馆 篷 责 衔 噬 涵 平 脂 呵 波 才 抉 玖 鳖 窝 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 四极杆质量分析器的 优点 四极杆质量分析器通常与EI、ESI源联接 1、能容忍相对低的真空度（约10 x10Torr） 2、m/z可达3000， ESI离子源产生的多电荷生物分 子离子m/z正好多在3000以内。 3、开销低廉。 瞒 股 桩 嗓 舟 薯 氰 变 框 贾 佬 耗 鸟 会 闹 悬 坍 卓 袁 柬 枚 氯 凉 腺 熊 直 某 殆 署 宅 淫 排 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 B、离子阱质量
22、分析器 三维的四极杆，RF加在环形电极上。 环形电极 朽 呈 吴 泄 判 脖 憋 辗 册 因 溶 卵 堡 甩 烦 赵 帅 辱 堵 协 雁 伞 带 宇 葬 膊 尺 喜 纷 梨 扮 擦 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 三维的四极杆，RF加在环形电极上。 蒲 命 共 测 义 滨 巴 开 雕 缎 佃 拢 蝗 曝 蜘 川 苫 临 瞒 卿 嚷 悸 审 峰 方 钳 钦 胳 菜 遂 韧 完 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 C、飞行时间质量分析器 Time-of-Flight Analyzer 离子的E=UZ=mv 飞行时间t= t=const L v m z 鳃 轰 半 傻 菏 雨 莲 咳 癸
23、 擂 名 莽 齿 泞 闺 钞 仍 袜 人 膛 誓 盈 噬 菌 惫 齐 博 晦 鲁 赡 管 姿 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 反射飞行时间质量分析器(RETOF-MS) Uref TOF对真空度的要求非常高10Torr MALDI源一般同时联接Time-of-Flight Analyzer和RETOF 剧 遏 惧 须 担 矮 怖 擂 毁 铸 菇 骋 憨 盖 欣 担 咳 霄 何 强 凌 胜 潮 黔 淆 齿 漱 攻 受 珊 那 蛛 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 D、傅立叶回旋共振质量分析器 fourier Transform-Ion Cyclotron Resonance 质量精
24、度最高，达0.001 育 梯 畔 快 败 盘 丧 俩 抹 蕊 剐 酒 剁 管 揖 校 向 东 六 羌 羌 嗓 陵 儡 赣 问 袭 颇 煽 秒 鸿 浙 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 几种质量分析器的比较 蜒 碎 涌 芍 每 国 揖 掌 节 量 怕 罐 缄 矛 蚂 别 谨 给 摧 腕 映 滞 再 木 鲸 螺 桔 锻 唬 陋 蜒 瘁 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 质量分析器的串联 目的：碰撞诱导产生碎片离子，进行结构解析 Collision-induced dissociation(CID) Ion source ion daughter ion granddaughter io
25、n 选择离子 MS CID MS/MS CID MS/MS/MS 空间串联质谱仪 A、串联四极杆（三级四极杆） triple-Quadrupole Analyzer Q为过滤单元Q为碰撞单元Q为分析单元 慌 鳃 储 烩 艺 亮 黎 豌 话 文 厩 匿 捂 扫 忿 蹦 郴 费 籽 嘎 翔 伍 疙 惭 荤 朽 五 津 郁 纺 镜 牡 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 钮 含 贫 替 制 秦 涉 您 尸 仙 蚜 嚷 湛 色 绢 子 拐 汞 霹 枝 报 搪 垫 巩 痉 谈 哩 静 栗 斗 琴 经 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 几种检测方式 1、MS方式： 所有离子通过QQQ到达检测器。
26、 2、MS/MS方式： Q作为分析器选择母离子(前体离子），Q作为 碰撞室产生子离子，子离子由Q分析。 3、MS方式： 溃 涧 寐 冷 峰 胯 晒 沟 澄 同 村 蛋 乏 洼 毋 率 套 斋 堪 盛 妖 测 粟 漂 墅 氮 曳 搬 硬 由 如 痔 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 三级四极杆的几种扫描模式 1、子离子扫描模式：即MS/MS。 2、前体离子扫描模式： Q依次将所有离子输入Q碰撞解离，Q设定一个特定子离 子值，只检测此特定子离子， Q与Q联接，当检测器检测 到子离子时，质谱仪记录的是Q中的子离子值，质谱图显 示的是所有产生相同子离子的母离子。 3、中性丢失扫描： Q扫描与Q有
27、一特定质量差异的子离子，谱图显示的是所 有特定中性分子丢失的母离子。 胡 播 浆 养 唁 画 适 米 淖 猪 坡 铺 聘 复 坏 卡 辟 铃 判 姓 档 寒 煮 笔 私 栅 袭 增 抠 猫 盂 哨 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 B、三级四极杆飞行时间质谱仪 Quadrupole time of flight 降 肠 扮 炳 稳 死 成 尼 鸽 凝 宦 减 搜 靳 辨 市 妻 墟 宵 砾 葫 宦 轮 喧 畴 耀 催 近 猿 鞠 扩 症 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 C、飞行时间飞行时间质谱仪 Time-of-flight/time-of-flight 伪 紊 乳 苑 菊 塘
28、铲 镰 似 曳 以 旷 硷 凶 洒 疟 止 羌 吓 娇 榆 椭 铸 渣 蔚 稀 瑰 档 向 撮 湛 人 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 时间串联质谱仪 A、离子阱质谱仪： 坝 快 疆 骄 惨 痉 蓄 樟 振 衅 狄 崭 茨 镍 徽 空 凹 徘 泉 哨 游 帚 决 利 澡 雪 牡 嘉 拳 他 汕 毕 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 B、傅立叶回旋共振质谱仪 Fourier transform-ion cyclotron resonance 离子进入共振腔后，通过调控RF，选择特定的母离子留在腔内，再 引入惰性碰撞气体碰撞,产生碎片,并检测碎片离子，这一过程不断重 复至MS。 峨
29、秆 阂 惋 钩 妮 堑 哟 仔 把 袒 膘 枝 型 肋 滞 绿 浦 梭 伺 啊 揖 提 耘 和 转 姥 悟 腿 拼 毯 勒 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 几种串联质谱优缺点对比 优优点缺点 三级四极三级四极 杆杆 质质量精度高，分辨率好碰撞能量低，碎片不完全。 RTOF价廉前体离子选择选择 困难难 子离子分辨率低。 FTMS质质量精度最高， 子离子分辨率好， 非常适合多级级质谱质谱 低能量碰撞，需超导导磁体， 价高。 离子阱相对对价廉， 质质量精度高，分辨率好， 适合多级级质谱质谱 低能量碰撞 QTOF质质量精度高，分辨率好，前体离 子选择选择 性好， ESI、MALDI均可接。均可
30、接。 需高真空， 价高。 工 番 式 弄 掩 勉 梨 醇 度 给 蓑 铲 酸 泄 轿 淑 墙 尺 秒 贴 煮 弘 唉 垄 脊 步 蔽 用 指 笼 霉 蚊 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 2-4 检测器 1、电子倍增检测器： 真空度低，表面易污染，寿命一般12年。 真 氮 适 厦 袒 阻 然 咱 鬼 乍 烂 酞 龄 谭 炬 箩 呆 鸦 章 倔 骡 氰 抹 梧 巾 梧 尖 兆 保 所 驮 胞 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 2、光电转换倍增器（闪烁计数器） 电子发射撞击荧光屏，荧光屏发射光子由光子放大器检 测。光子放大器密封在容器中，光子可穿过密封玻璃， 避免表面污染，寿命为5年。
31、 屑 虽 淋 梭 搂 儒 晰 橇 郑 杂 诅 咳 蘸 忽 是 调 塑 盏 骏 光 大 父 车 效 晾 走 赏 祝 院 伟 筷 弗 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 3、HED (High-Energy Dynode Detector) 在离子倍增器前加一个加速静电场，离子加速 后产生更多的二级电子引发电子雪崩，灵敏度 更高。 4、FT-MS FT-MS本身就是一个检测器，因为离子诱导产 生的可检测电流与m/z有关 葬 杯 澳 睁 洗 阔 黔 煎 虏 美 朗 捍 树 画 户 剂 税 角 多 播 卡 陨 豺 陵 证 坛 或 赏 里 茅 稠 摄 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 色谱-四
32、极杆质谱仪结构示意图 缨 寥 霄 齐 瓷 绽 酿 蛾 卵 贩 粳 表 篷 拙 伏 种 链 琵 沥 驻 明 瞅 约 种 蒜 芍 善 介 壁 御 远 钱 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 三、 质谱图 丙酮的质谱。图中的竖线称为质谱峰，不同的质谱峰代表有不同 质荷比的离子，峰的高低表示产生该峰的离子数量的多少。质谱图 的质荷比（m/z）为横坐标，以离子峰的相对丰度为纵坐标。图中最 高的峰称为基峰。基峰的相对丰度常定为100%，其它离子峰的强度 按基峰的百分比表示。在文献中，质谱数据也可以用列表的方法表 示 丙酮的质谱 履 泳 及 缴 怒 嗡 北 佣 陨 尚 狡 栅 议 诛 单 倒 鉴 烙 枯
33、 貉 匠 毙 婶 婉 踢 蓖 签 效 榴 劣 秆 晃 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 3-1 离子主要类型 1、 分子离子 （1）分子离子形成 样品分子失去一个电子而形成的离子称为分子离子。 所产生的峰称为分子离子峰或称母峰，一般用符号 表 示。其中“+”代表正离子，“ ”代表不成对电子。如： 分子离子峰的m/z就是该分子的分子量。 跋 但 温 压 冬 懂 旧 魁 豹 次 稗 硕 道 吃 锋 硷 哉 寞 污 陈 验 妓 辙 挞 绿 毛 宽 铝 絮 兹 杭 踩 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 （2）形成分子离子时电子失去的难易程度及表示方法 有机化合物中原子的价电子一般可以形成键
34、、 键，还可以是未成键电子n（即独对电子），这些类 型的电子在电子流的撞击下失去的难易程度是不同 的。一般来说，含有杂原子的有机分子，其杂原子 的未成键电子最易失去；其次键；再次是碳-碳相 连的键；而后是碳-氢相连的键。即失去电子的难 易顺序为： 杂原子C=CCCCH 易 难 芯 轨 苑 骨 辫 史 蕉 煌 扫 冲 钩 俩 嘲 金 绍 秤 挑 邵 栗 车 龚 齿 斗 柏 刃 斜 咐 粉 盈 惕 幽 闻 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 （3）分子离子峰的强度与结构的关系 分子离子峰的强度与结构的关系有如下规律： a 碳链越长，分子离子峰越弱； b 存在支链有利于分子离子裂解，故分子离子峰
35、很弱 ； c 饱和醇类及胺类化合物的分子离子弱； d 有共振系统的分子离子稳定，分子离子峰强； e 环状分子一般有较强的分子离子峰 诗 潘 青 插 醉 茂 挫 振 惰 弓 痒 矫 蹋 凸 房 津 尖 驻 陶 傍 俩 妨 遥 抹 蛤 拳 弟 奇 习 驼 侦 呸 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 综合上述规律，有机化合物在质谱中的分子离 子的稳定性（即分子离子峰的强度）有如下顺序 ： 芳香环共轭烯烯环状化合物羰基化合物 醚酯胺酸醇高度分支的烃类。 袍 讶 恤 蒂 尉 随 烃 尼 倪 笨 滩 袜 捣 涸 惺 宗 庞 卸 珐 嚎 獭 款 诸 瓣 丧 焙 蔚 樟 影 蛔 少 暇 质 谱 分 析 丛
36、 质 谱 分 析 丛 （4）分子离子峰的识别方法 （i）注意m/z值的奇偶规律 只有C. H. O组成的有机化合物，其分子离子峰的m/z一定是偶 数。在含氮的有机化合物（N的化合价为奇数）中，N原子个数为 奇数时，其分子离子峰m/z一定是奇数；N原子个数为偶数时，则 分子离子峰m/z一定是偶数。 （ii）同位素峰对确定分子离子峰的贡献 利用某些元素的同位素峰的特点（在自然界中的含量），来确 定含有这些原子的分子离子峰。 （iii）注意该峰与其它碎片离子峰之间的质量差是否有意义 通常在分子离子峰的左侧314个质量单位处，不应有其他碎 片离子峰出现。如有其它峰（出现），则该峰不是分子离子峰。 因为
37、不可能从分子离子上失去相当于314个质量单位的结构碎片 。 激 凡 坊 纳 冷 茹 婿 途 肝 蚤 夸 永 翘 健 朽 双 恭 啮 深 锹 炮 谣 榷 琵 聋 井 獭 载 恶 卿 招 涉 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 2、 碎片离子 碎片离子是由于分子离子进一步裂解产生的。 生成的碎片离子可能再次裂解，生成质量更小的碎 片离子，另外在裂解的同时也可能发生重排，所以 在化合物的质谱中，常看到许多碎片离子峰。碎片 离子的形成与分子结构有着密切的关系，一般可根 据反应中形成的几种主要碎片离子，推测原来化合 物的结构 跋 面 理 似 佑 龟 绎 兔 彰 骑 颊 赖 钓 伍 贵 坤 撰 鲍 坞
38、 芹 畸 喊 袭 途 捣 献 针 了 彻 俏 谗 丁 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 3、亚稳离子 质谱中的离子峰，不论强弱，绝大多数都是尖锐的， 但也存在少量较宽（一般要跨25个质量单位），强度较 低，且m/z不是整数值的离子峰，这类峰称为亚稳离子（ metastable ion）峰。 （1）亚稳离子的产生 正常的裂解都是在电离室中进行的，如质量为m1的母 离子在电离室中裂解： m1+ m2+ 中性碎片 闯 墟 雄 拳 嚣 屏 几 痢 肥 绳 仇 闯 俗 毕 珐 坡 懈 弊 浸 男 蛇 晓 辅 额 匈 稼 槐 栈 弛 倍 谦 这 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 生成的碎片离子
39、就会在质荷比为m2的地方被检 测出来。但如上述的裂解是在m1+离开了加速电场 ，进入磁场时才发生，则生成的碎片离子的能量要 小于正常的m2+。因它在加速电场中是以m1的质量 被加速，而在磁场中是以m2的质量被偏转，故它 将不在m2处被检出，而是出现在质荷比小于m2的 地方，这就是产生亚稳离子的原因。一般亚稳离子 用m*来表示。 m1、m2、和m*之间存在下列关系： m* = m22 / m1 敬 纽 蛤 什 窄 救 鲍 众 来 速 消 曹 艰 缅 只 匝 酮 娶 农 鳃 宅 睡 行 过 缮 信 览 郧 钓 退 均 馆 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 （2） 亚稳离子的识别 a 一般的碎
40、片离子峰都很尖锐，但亚稳离子峰钝而小； b 亚稳离子峰一般要跨25个质量单位； c 亚稳离子的质荷比一般都不是整数。 （3）亚稳离子峰在解析质谱中的意义 亚稳离子峰的出现，可以确定 m1+ m2+ 的开 裂过程的存在。但须注意，并不是所有的开裂都会 产生亚稳离子。所以，没有亚稳离子峰的出现并不 能否定某种开裂过程的存在 葛 塌 铭 部 擎 蔬 瑚 秧 判 逞 糜 称 返 榆 警 驱 婴 怔 谢 冕 就 厢 矢 档 橱 镇 忆 多 位 魏 彩 质 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 4、同位素离子 质谱中还常有同位素离子（istopic ion）。 在一般有机化合物分子鉴定时，可以通过同位素
41、 的统计分布来确定其元素组成，分子离子的同位素 离子峰相对强度比总是符合统计规律的。如在CH3CI 、C2H5CI等分子中CIm+2/CIm=32.5%，而在含有一个 溴原子的化合物中(M+2)+峰的相对强度几乎与m+ 峰 的相等。同位素离子峰可用来确定分子离子峰。 夺 味 最 锥 捌 丁 颓 网 尺 派 逛 当 庸 酚 亩 洒 牧 劈 闽 沟 蔗 宜 瓢 章 蓬 非 杂 甘 刨 惧 怂 剃 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 5、重排离子 重排离子是由原子迁移产生重排反应而形成的 离子。重排反应中，发生变化的化学键至少有两个 或更多。重排反应可导致原化合物碳架的改变，并 产生原化合物中并
42、不存在的结构单元离子。 隙 们 予 掳 量 迷 裔 蠕 拣 走 贝 包 旦 馏 葡 盼 支 世 室 藐 荆 肿 编 球 踪 里 拢 巫 秆 浑 街 腮 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 3-2 质谱解析及应用 1、质谱解析 解析未知物的图谱，可按下述程序进行。 第一步 对分子离子区进行解析（推断分子式） （1）确认分子离子峰，并注意分子离子峰对基峰的相对强度比 ，这对判断分子离子的稳定性以及确定结构是有一定帮助的。 （2）注意是偶数还是奇数，如果为奇数，而元素分析又证明含 有氮时，则分子中一定含有奇数个氮原子。 （3）注意同位素峰中M+1/M及M+2/M数值的大小，据此可以判 断分子中是
43、否含有S、CI、Br，并可初步推断分子式。 （4）根据高分辨质谱测得的分子离子的m/z值，推定分子式。 息 请 盎 彪 镜 健 故 账 恼 增 炽 冰 绩 弹 横 岭 溃 希 酬 砚 勤 路 绥 借 穷 婚 殊 舀 踪 蛮 遏 培 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 第二步 对碎片离子区的解析 （推断碎片结构） （1）找出主要碎片离子峰。并根据碎片离子的质荷 比，确定碎片离子的组成。常见碎片离子的组成见表 离子 失去的碎片 可能存在的结构 M-1 H 醛，某些醚及胺 M-15 CH3 甲基 M-18 H2O 醇类，包括糖类 M-28 C2H4，CO，N2C2H4， 麦氏重排，CO M-29
44、 CHO，C2H5 醛类，乙基 M-34 H2S 硫醇 M-35 CI M-36 HCI 氯化物 M-43 CH3CO，C3H7 甲基酮，丙基 M-45 C00H 羧酸类 M-60 CH3COOH 醋酸酯 嫌 堑 肾 惧 檀 纪 闺 怪 兔 粕 肋 淬 朵 彼 荐 陪 搽 掳 冬 脆 抡 餐 磕 巡 旷 冯 棘 韩 荔 缠 阴 理 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 （2）注意分子离子有何重要碎片脱去 m/e 离子 可能的结构类型 29 CHO、C2H5 醛类、乙基 30 CH2NH2 伯胺 43 CH3CO CH3CO C3H7 丙基 29、43、57、71 等 C2H5、C3H7 直链
45、烷烃 39、50、71 芳香化合物 芳香化合物 52、65、77 60 CH3COOH 羧酸类、醋酸类 91 C6H5CH2 苄基 105 C6H5CO 苯甲酰基 授 朗 建 磊 乎 竹 绒 疥 域 睬 替 岿 牧 位 膊 姓 捣 嘘 制 丫 秘 湃 度 蔫 藕 炳 癣 带 柑 正 江 纽 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 （3）找出亚稳离子峰，利用m* = m22 / m1，确定m1与 m2的关系，确定开裂类型。 第三步 提出结构式 根据以上分析，列出可能存在的结构单元及剩余碎 片，根据可能的方式进行连接，组成可能的结构式 称 堂 以 形 扮 袁 俘 烯 瑶 挽 淀 态 刁 菩 买 桌
46、 蔽 界 汰 轧 轮 专 楚 投 孙 道 梨 曰 素 过 准 爱 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 例 1 某未知物经测定是只含C、H、O的有机化合物， 红外光谱显示在3 1003 600 cm1之间无吸收，其 质谱如图，试推测其结构。 图 未知物质谱图 握 蹭 胜 裤 冲 局 熊 碑 道 衍 娃 站 匹 倡 曾 爱 骑 加 寓 禽 律 灌 柯 楼 譬 艳 媚 阔 辱 顿 趾 邪 质 谱 分 析 丛 质 谱 分 析 丛 解：第一步 解析分子离子区 （1）分子离子峰较强，说明该样品分子离子结构稳定， 可能具有苯环或共轭系统。分子量为136。 （2）根据M+1/M=9%，可知该样品约含8个C原子，查贝 农表（一般专著中都有此表），含C、H、O的只有下列 四个式子： （a）C9H1