分析化学 名词解释( 九 )


(2)HPLC-MS的原理:试样通过液相色谱系统进样 , 由色谱柱进行分离 , 而后进入接口 。 在接口中 , 试样由液相中的离子或分子转变成气相离子 , 然后被聚焦于质量分析器中 , 根据质荷比而分离 。 最后离子信号被转变为电信号 , 由电子倍增器检测 , 检测信号被放大后传输至计算机数据处理系统 , 同时获得各种色谱、质谱数据 。
(3)ESI的工作原理:当色谱柱后流出物移至喷嘴顶端并溢出时 , 形成扇状喷雾 , 在毛细管上的高电场会引起氧化还原反应 , 形成含离子的微滴 。 在干燥气作用下 , 液滴的溶剂蒸发 , 离子向液滴表面移动 , 液滴表面的离子密度越来越大 , 当达到Rayleigh极限时 , 即液滴表面电荷产生的库仑排斥力与液滴表面的张力大致相等时 , 液滴产生非均匀破裂 , 分裂成更小的液滴 , 蒸发、电荷过剩和液滴分裂这一过程将不断重复 。 液滴半径小于10nm时 , 其电荷的排斥作用导致部分离子从液滴表面蒸发出来 , 最终以单电荷或多电荷离子的形式从溶液中转移至气相 , 形成了气相离子 。 在强电位差的驱动下 , 离子经取样孔进入质谱真空区 , 再经聚焦后进入质量分析器 。
(4)APCI的工作原理:色谱柱后流出物经过喷雾探针中心的毛细管流入 , 被其外部雾化气套管的氮气流(雾化气)雾化 , 形成气溶胶 , 并在毛细管出口前被加热管剧烈加热气化 。 在加热管端口用电晕放电针进行电晕尖端放电 , 使溶剂分子被电离 , 形成溶剂离子 。 溶剂离子再与组分的气态分子反应 , 生成组分的准分子离子 。 正离子通过质子转移、加合物形成或电荷抽出反应而形成;负离子则通过质子抽出、阴离子附着或电子捕获而形成 。
(5)串联四极质量分析器的工作原理:在离子源中产生的离子进入第一个四极质量分析器进行质量分离 , 然后选定质荷比的离子离开第一个质量分析器 , 进入第二个四极质量分析器 , 其他离子则被“过滤”掉 。 第二个四极质量分析器被一箱体包围 , 称为碰撞池 , 内充惰性气体如氩气 。 进入的离子在此与惰性气体(碰撞气)发生碰撞 , 或自身分解 , 产生一系列新离子 , 即产物离子(product ion) 。 产物离子由第三个四极质量分析器分离分析 。
(6)离子阱质量分析器的原理:两个接地端罩电极及它们之间的两个环电极组成了离子阱 。 采用脉冲加速电压使样品离子化并将其引入至离子阱中 。 离子被储存在离子阱中的一稳定轨道上 。 处于稳定区外的离子 , 由于运动幅度大 , 与电极碰撞而消亡 。 控制扫描的射频电压施加在环电极上 。 逐渐增加射频电压 , 使离子径迹连续地不稳定 , 从而使离子按m/z的大小从端罩电极的出口排斥进入电子倍增器被检测 。
此外 , 还有气相色谱-傅立叶变换红外光谱联用(GC-FTIR)、高效液相色谱-核磁共振波谱联用(HPLC-NMR)及多维色谱 。
核磁共振波谱是测定有机化合物结构的最强有力的技术之一 , 高效液相色谱-核磁共振波谱(HPLC-NMR)具有广阔的应用前景 。 但是实现这种联用又最具有挑战性 。 HPLC-NMR能够获得复杂试样中微量组分的氢谱、碳谱及各种相关谱 , 成为复杂试样如中药的活性成分、生物样品中的药物及其代谢物等同时定性分析、结构鉴定和定量测定的重要手段 。 还可与质谱联用 , LC-NMR-MS已用于代谢组学研究 。
全二维气相色谱是将分离机制不同而又相互独立的两根色谱柱串联起来 , 经柱1分离后的每一个流分都经过接口进行聚焦 , 然后以脉冲方式依次进入柱2进行第二次分离 , 组分从柱2流出后进入检测器 , 信号经计算机系统处理后 , 得到以柱1保留时间为纵坐标 , 柱2保留时间为横坐标的二维色谱图 。
二、重点和难点
本章的重点是GC-MS和HPLC-MS , 尤其是ESI、APCI和串联四极质量分析器的工作原理 , 色谱-质谱联用分析的全扫描模式、选择离子监测、选择反应监测及实验条件的选择 。
无论是气相色谱-质谱联用还是高效液相色谱-质谱联用 , 都能给我们提供定性分析、结构分析和定量分析的丰富信息 。 要弄懂各种信息的定义或含义 , 才能顺利解析图谱 , 并用于各种分析 。
1.全扫描模式
色谱-质谱联用的全扫描是质量分析器在给定的时间范围内对给定质荷比范围进行无间断地扫描 , 获得样品中每一个组分(或在某一特定时刻)的全部质谱 。 在这种扫描模式下 , 可以获得下列各种定性和定量信息 。
(1)总离子流色谱图:总离子流色谱图(total ion current chromatogram;TIC)是总离子流强度随时间(扫描次数)变化的色谱图 。 其中对应某一时间点的峰高是该时间点流进的组分的所有质荷比的离子强度的加和 。 此图与普通色谱图没有什么区别 , 也同样给出保留值、峰高和峰面积 , 但此图的峰高和峰面积很难用于组分的定量分析 。 这种谱图的纵坐标为总(全)离子流的强度 , 即是在该时间流出组分的所有的m/z离子的离子流强度的加和 。 横坐标为时间或连续扫描的频次 。

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