色谱联用技术 (2)精选PPT.ppt
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1、关于色谱联用技术(2)第1页,讲稿共81张,创作于星期三 4.1 4.1 色谱联用分析技术概述色谱联用分析技术概述1.1.联用技术的必要性联用技术的必要性 每种分析方法都有其特长和局限性。每种分析方法都有其特长和局限性。在线联用不仅能取长补短,而且还具有协同作用,获得两种技术单独使用时所不具备的某些功能。第2页,讲稿共81张,创作于星期三2.实现在线联用的关键 硬件接口(hardwere interface)用于协调联用的两种仪器的输出和输入之间的矛盾,使两种仪器连接成一个整体。第3页,讲稿共81张,创作于星期三3.色谱联用技术发展现状色谱:分离光谱:结构鉴定 两者联用,不仅可以对混合物中的各
2、未知组分进行定性,也可用于定量分析。GC-MS,GC-FTIR,LC-MS,LC-FTIR,LC-NMR第4页,讲稿共81张,创作于星期三4.2 气相色谱质谱联用气相色谱质谱联用GC-MS第5页,讲稿共81张,创作于星期三 1.1.气相色谱与气相色谱与“四谱四谱”工作条件的适应性工作条件的适应性傅里叶变换红外;傅里叶变换红外;傅里叶变换红外;傅里叶变换红外;傅里叶变换核磁共振傅里叶变换核磁共振傅里叶变换核磁共振傅里叶变换核磁共振第6页,讲稿共81张,创作于星期三2、气质联用接口工作气压不匹配是实现工作气压不匹配是实现 GCGCMSMS联用的主要困难。联用的主要困难。GCGC柱的输出为柱的输出为
3、100 kPa100 kPa,而,而MSMS离子源在小于离子源在小于10103 3 PaPa的条件下工作。的条件下工作。接口的作用是将接口的作用是将 GCGC流出的载气气压降低到流出的载气气压降低到MS MS 能够能够接受的程度,并将样品送入接受的程度,并将样品送入MSMS离子源离子源接口的类型接口的类型 喷射式分子分离器,适合于填充柱色谱;直接连接,适合于毛细管色谱。第7页,讲稿共81张,创作于星期三喷射式分子分离器的结构喷射式分子分离器的结构作用:作用:作用:作用:降低气压;降低气压;降低气压;降低气压;浓缩样品。浓缩样品。浓缩样品。浓缩样品。第8页,讲稿共81张,创作于星期三GC-MS组
4、成:组成:GC:填充柱填充柱 毛细管柱均可毛细管柱均可 MS:常用四极杆质谱仪常用四极杆质谱仪 近来还有离子阱和飞行时间质谱仪近来还有离子阱和飞行时间质谱仪 接口:接口:填充柱填充柱须用分子分离器须用分子分离器 毛细管柱毛细管柱直接插入质谱仪的离子源直接插入质谱仪的离子源 数据系统:数据系统:计算机计算机 数据库数据库3.仪器结构第9页,讲稿共81张,创作于星期三色谱色谱-四极杆质谱仪四极杆质谱仪第10页,讲稿共81张,创作于星期三第11页,讲稿共81张,创作于星期三4.气质联用系统提供的信息GC-MS-ComputerGC-MS-Computer的工作过程:的工作过程:GC:各组分被色谱柱分
5、离,随时间变化依次从柱子流出,通过接口进入MS。MS:连续扫描MS图,每扫描一张MS图需花费约零点几到几秒钟。总扫描时间(扫一张图谱的时间)扫描次数计算机:将得到的所有MS数据存储起来,供下一步的处理和输出。第12页,讲稿共81张,创作于星期三(1)(1)总离子流图(总离子流图(TICTIC)质谱仪检测到的所有离子信号(不分其质荷比)的总和对时间t作图相当于气相色谱图。没有组分通过时为基线;当组分流出时,即出现峰。记录方法:TIC检测器;计算机采集和存储连续、重复扫描的信息,然后进行数据处理。第13页,讲稿共81张,创作于星期三125010015020025030011109876Time m
6、inutesMass daltons质谱数据是三维的第14页,讲稿共81张,创作于星期三TIC图中的每一个峰代表一个组分;峰的位置就是该组分的色谱保留时间;峰面积与组分的相对含量有关。某种天然蜡质衍生物的某种天然蜡质衍生物的GCMS总离子流图总离子流图第15页,讲稿共81张,创作于星期三(2)(2)每个组分的质谱图每个组分的质谱图可从质谱图获得组分的分子量和分子结构信息。可从质谱图获得组分的分子量和分子结构信息。谱库检索谱库检索 根据NIST,INCOS,PBM三种算法,将未知物图谱与谱库中的标准图谱比较,匹配度越高,可信度越高88101396第16页,讲稿共81张,创作于星期三序号序号 化合
7、物名称化合物名称 序号序号 化合物名化合物名 1 十六碳酸十六碳酸 12二十九碳烷二十九碳烷 2 9,12-十八碳二烯酸十八碳二烯酸 13三十碳烷三十碳烷 3 十八碳酸十八碳酸 14二十六醇乙酸酯二十六醇乙酸酯 4 二十四碳烷二十四碳烷 15三十一碳烷三十一碳烷 5 二十醇乙酸酯二十醇乙酸酯 16结构未定结构未定*6 二十五碳烷二十五碳烷 17三十二碳烷三十二碳烷 7 二十六碳烷二十六碳烷 18二十八醇乙酸酯二十八醇乙酸酯 8 二十二醇乙酸酯二十二醇乙酸酯 19 结构未定结构未定*9 二十七碳烷二十七碳烷 20三十四碳烷三十四碳烷10 二十八碳烷二十八碳烷 21三十醇乙酸酯三十醇乙酸酯11 二
8、十四醇乙酸酯二十四醇乙酸酯 2225结构未定结构未定*由由GCMS确定的确定的某天然蜡衍生物的成分某天然蜡衍生物的成分第17页,讲稿共81张,创作于星期三(3)(3)质量色谱图(提取离子流图)质量色谱图(提取离子流图)以指定质荷比的离子强度(而不是总的离子流强度)对时间t(或扫描号)作图。是计算机进行数据处理得到的图。优点:可在复杂混合物的TIC图中,迅速找到所需检测的化合物或同系物。第18页,讲稿共81张,创作于星期三 1.02.03.04.00102030405060708090100 1.02.03.04.05.06.00102030405060708090100质量色谱图质量色谱图总离
9、子流图总离子流图(用于寻找微量成分)第19页,讲稿共81张,创作于星期三5.GC-MS的应用 凡是能用气相色谱分析的试样,均适合于 GC-MS分析,如环境污染物的分析香精、香料的成分分析和质量评价中草药的挥发性成分鉴定药物及其他化工产品的分析毒物、毒品及违禁药物的鉴定和检测等等。第20页,讲稿共81张,创作于星期三(1)GC-MS定性分析定性分析n 分析条件的设定分析条件的设定 GC条件:同普通条件:同普通GC MS条件:扫描方式,扫描范围,条件:扫描方式,扫描范围,扫描速度扫描速度,灯丝电灯丝电流,倍增器电压等流,倍增器电压等n 定性分析定性分析 进样,电离,质谱数据的采集,谱图检索进样,电
10、离,质谱数据的采集,谱图检索第21页,讲稿共81张,创作于星期三GC-MS定量分析依据定量分析依据 用总离子色谱图定量用总离子色谱图定量 用质量色谱图(提取离子色谱图)定量用质量色谱图(提取离子色谱图)定量 用选择离子色谱图定量(用选择离子色谱图定量(SIM,选择离子监测),选择离子监测)GC-MS定量分析方法定量分析方法 外标法外标法 内标法内标法(2)GC-MS定量分析定量分析第22页,讲稿共81张,创作于星期三有机氯农药的有机氯农药的GC-MS总离子流图总离子流图第23页,讲稿共81张,创作于星期三第24页,讲稿共81张,创作于星期三4.3 液相色谱-质谱联用技术LC-MS第25页,讲稿
11、共81张,创作于星期三一、实现 LC-MS 的困难 1.LC 流动相对流动相对MS工作条件的影响工作条件的影响1ml溶剂气化生成溶剂气化生成 500 1300ml的蒸气。而质谱仪的蒸气。而质谱仪只能接受只能接受10 ml/min气体流量气体流量有时流动相中含难以挥发的缓冲盐有时流动相中含难以挥发的缓冲盐2.质谱离子源温度、电离方式不适宜液相色谱质谱离子源温度、电离方式不适宜液相色谱所分析的样品。所分析的样品。第26页,讲稿共81张,创作于星期三二、接口系统1.1.脱溶剂脱溶剂2.2.使被测物电离使被测物电离第27页,讲稿共81张,创作于星期三1.1.粒子束接口(粒子束接口(Particle-B
12、eam,PBParticle-Beam,PB)是20 世纪80 年代出现的另一种应用比较广泛的LC-MS 接口,又称为动量分离器(momentum separator)。根据流体力学原理,利用样品与溶剂动量的不同将它们分开形成气溶胶脱溶剂动量分离得到的谱图与电子轰击质谱图非常相似,可利用标准谱图检索现较少使用第28页,讲稿共81张,创作于星期三EIPB第29页,讲稿共81张,创作于星期三2.电喷雾电离(ESI,接口+软电离技术)RayleighLimitReached+-+-+-+-Evaporation+Charged Droplets试样离子准分子离子Analyte IonsSolvent
13、 Ion ClustersSalts/Ion pairsNeutrals+-其他离子第30页,讲稿共81张,创作于星期三 在输送样品溶液的毛细管出口端与对应电极之间施加数千伏的高电压,在毛细管出口可形成圆锥状的液体锥(TAYLOR CONE)。由于强电场的作用,引发正、负离子的分离,从而生成带高电荷的液滴。在加热气体(干燥气体)的作用下,液滴中的溶剂被汽化,随着液滴体积逐渐缩小,液滴的电荷密度超过表面张力极限(雷利极限),引起液滴自发的分裂,亦可称为库仑爆炸。分裂的带电液滴随着溶剂的进一步变小,最终导致离子从带电液滴中蒸发出来,产生单电荷或多电荷离子。质子的加成可生成单价或多价正离子,而脱质子
14、可生成单价或多价负离子。第31页,讲稿共81张,创作于星期三电喷雾电离,Electrospray流出液在高电场下形成带电喷雾,在电场力作用下穿过气帘流出液在高电场下形成带电喷雾,在电场力作用下穿过气帘气帘的作用:雾化;蒸发溶剂;阻止中性溶剂分子气帘的作用:雾化;蒸发溶剂;阻止中性溶剂分子第32页,讲稿共81张,创作于星期三特点:特点:是是LC-MSLC-MS的基本配置接口的基本配置接口是一种软电离方式,适合稳定性差、极性大、是一种软电离方式,适合稳定性差、极性大、分子量大的物质的电离。分子量大的物质的电离。主要生成准分子离子主要生成准分子离子(M+H+、M-H-、M+Na+等等),生物大分析产
15、生多电荷离子。生物大分析产生多电荷离子。灵敏度高灵敏度高不能进行谱库检索不能进行谱库检索不不适用于非极性化合物的分析适用于非极性化合物的分析第33页,讲稿共81张,创作于星期三对于大分子化合物,电喷雾产生多电对于大分子化合物,电喷雾产生多电荷离子,相对分子质量荷离子,相对分子质量Mr计算方法计算方法如下:如下:选相邻峰,电荷选相邻峰,电荷n,n+1m1=(Mr+n+1)/(n+1)m2=(Mr +n)/n电喷雾接口不电喷雾接口不适用于非极性化合物的分析适用于非极性化合物的分析第34页,讲稿共81张,创作于星期三分子量约为分子量约为12200的细胞色素的的细胞色素的 ESI质谱图质谱图质谱图质谱
16、图第35页,讲稿共81张,创作于星期三3.3.大气压化学电离大气压化学电离 (Atmospheric Pressure Chemical Ionization,APCI)电离主要电离主要生成溶剂生成溶剂离子离子样品分子样品分子与溶剂离与溶剂离子反应生子反应生成离子簇成离子簇离子去簇离子去簇后送到质后送到质谱计中谱计中MS放电针放电针喷雾喷雾 LC第36页,讲稿共81张,创作于星期三热喷雾热喷雾(100-120 C),化学电离化学电离;适用于弱极性和热稳定化适用于弱极性和热稳定化合物分析合物分析第37页,讲稿共81张,创作于星期三特点:化学电离,软电离技术,产生的碎片很少 适用于弱极性、分子量小
17、(2000Da)和热稳定化合物分析 灵敏度高 ESI的补充技术第38页,讲稿共81张,创作于星期三ESI APCI硬件 毛细管有几千伏高压 放电针 电离 液滴中的离子蒸发 类似于化学电离原理 属于液相电离 属于气相电离应用 *适合的LC流速为 0.22ml/min 0.20.3ml/min *极性和离子化合物 极性较小的化合物 *可产生多电荷离子 产生单电荷离子第39页,讲稿共81张,创作于星期三三、质量分析器三、质量分析器第40页,讲稿共81张,创作于星期三1.四极杆质量分析器(Quadrupole Mass Filter)+Electron BeamABCSample inIon Beam
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