WATERS公司的UPLC-TQD培训资料 MS1LCMS 基础

1、2008 Waters Corporation 12008 Waters Corporation液质联用基础知识2008 Waters Corporation 2什么是质谱什么是质谱( (Mass Spectrum)Mass Spectrum) 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(Mass Spectrometry)即质谱分析法,一般亦简称为质谱2008 Waters Corporation 3氯霉素的质谱图氯霉素的质谱图2008 Waters Corporation 4MS 检测的是离子质量2008 Waters Corporation 5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1.6610 -24克;一克约为610 23道尔顿 amu=atomic mass unit ,原子质量单位 1amu=1Da2008 Waters Corporation 6质谱基础知识 同位素:具有相同的原子序数而又

2、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 2008 Waters Corporation 7同位素表示法C12 6C13 6 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2008 Waters Corporation 8天然同位素丰度 氮 14N 14.0031 99.6415N 15.0001 0.36硫32S31.972195.033S32.97150.7634S33.96794.22氯35Cl34.968975.7737Cl36.9659 24.23溴79Br78.918350.6981Br80.916349.31 原子符号质量, amu% 天然丰度2008 Waters Corporation 9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

3、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2008 Waters Corporation 10MS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: 33 x 12.011 = 396.363 C: 33 x 12.0000 = 396.000 H: 40 x 1.0079 = 40.316 H: 40 x 1.0078 = 40.312 N: 2 x 14.0067 = 28.013 N: 2 x 14.0031 = 28.006 O: 9 x 15.9994 = 143.995 O: 9 x 15.9949 = 143.954 608.687 608.2722008 Waters Corporation 11质谱名词与术语质荷比(mass charge ratio):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2008 Waters Corporation 12

4、离子丰度 (Abundance of ions): 检测器检测到的离子信号强度 离子相对丰度 (Relative abundance of ions): 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质谱名词与术语 2008 Waters Corporation 13MS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:1 atm10 -6 m ; 10-4 torr 0.5 m 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2008 Waters Corporation 14MS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

5、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 1960s 开发GC/MS2008 Waters Corporation 15MS的历史60s-70s 大气压电离(APcI)源被发现(但并未被广泛 应用)70s-80s 开始广泛研究 LC/MS1979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.2008 Waters Corporation 16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(Ion Trap)质谱 飞行时间(Time of Flight,TOF)质谱 扇形磁场(Magnetic Sector)质谱

6、 2008 Waters Corporation 17什么是液质联用(LC/MS)LC/MS=LC+MS2008 Waters Corporation 18LC/MS中的液相色谱High Performance Liquid Chromatography(HPLC)-高效液相色谱 Ultra Performance Liquid Chromatography(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( 1000 psi)2008 Waters Corporation 19LC/MS中的质谱Mass Spectrometry-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

7、剂参与反应(API电离源)2008 Waters Corporation 20LC/MS 数据形式TIC色谱m/z1001502002503003509110712314517519132379201341402384366M -18M+M -36M -79M -162241保留时间TIC2008 Waters Corporation 21为什么使用 LC/MS? 丰富的结构信息(1)Min12141618202224262830124357500600700800695100 200 300 400 500 600 700 800219.0696.7EIHOCH CH O222COCH CH 22NHCONaugardAPI2008 Waters Corporation 22为什么使用 LC/MS? 极高的灵敏度 (2)2008 Waters Corporation 235 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? 极佳的定量结果极佳的定量结果( (3)3)2008 Waters Corpo

8、ration 24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?2008 Waters Corporation 25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: Diode Array 254 1.00Da 1.71e6x36TaiyuanLC_MS51: Scan AP+ BPI 8.29e45.844.812.912.272.044.007.229.1211.599.9814.8713.1519.1217.4025.16 21.42 22.5233.7833.3228.8426.8235.0438.2639.522008 Waters Corporation 26两种 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2008 Waters Corporation 27LC/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, 1 mL/min 50,000*为了保持 3 x 10-6 torr (4 x 10-6 mbar)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 - 10-6 torr) 同时以极小的谱带展宽尽可能多地输送样品离子到MS2008 Waters Corporation 28LC/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:

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