单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,气相色谱质谱联用的原理,及应用,李自丹,2010207449,气相色谱质谱联用的原理及应用李自丹,1,主要内容,1,气质联用的原理,2,常见的气质联用仪器及色谱柱,3,样品处理,4,气质联用参数设置,5,气质联用对本课题组的意义,2024/11/17,主要内容1 气质联用的原理2023/10/9,2,气质联用的原理,气相色谱是一种物理的分离方法。利用被测物质各组分在不同两相间分配系数（溶解度）的微小差异，当两相作相对运动时，这些物质在两相间进行反复多次的分配，使原来只有微小的性质差异产生很大的效果，而使不同组分得到分离。实际为通过样品组份沸点之间的差异先后进柱，然后在气体流动相和固定相之间分配系数的差异进一步分离。,质谱作为气相色谱的检测器，利用电离源将各种成分分子电离成质谱碎片，通过相应的谱库检索碎片信息，给出此信息与某化学物质匹配度，达到对物质进行定性的目的。,2024/11/17,气质联用的原理气相色谱是一种物理的分离方法。利用被测物质各组,3,气质联用组成构建,2024/11/17,气质联用组成构建2023/10/9,4,常见的气质联用仪,目前常用的是,美国,Agilent,的和日本岛津,的联用仪，其中,Agilent,为公认的分析测量仪器生产厂家。,型号有,6890N/5973C,、,7890N/5975C,等,2024/11/17,常见的气质联用仪目前常用的是美国Agilent的和日本岛津的,5,6890N/5973C,2024/11/17,6890N/5973C2023/10/9,6,色谱柱,常用的色谱柱,包括毛细管柱和填充柱。,2024/11/17,色谱柱常用的色谱柱包括毛细管柱和填充柱。2023/10,7,毛细管柱的参数及选择原则,内径：,0.25mm,最常用的内径规格。有较高的柱效，负荷量较低，必须分流进样或无分流进样。用于复杂多组份样品分析。,大口径，多固定相大样品容量，分离能力降低，流失较大。,柱长：,2530m,中长柱：分离,1050,个组份的样品。,50m,长柱：分离大于,50,个组份或包含有难分离物质对的复杂样品。,加倍柱长，恒温分析时间则加倍但峰分辨率仅增大,40%,。如果分析只是比较好但不是特别好的，有比增加柱长度更好的办法来分析结果，如考虑更薄的膜，优化载气流量或用程序升温等。,膜厚：,0.250.33um,标准液厚 一般商品柱的标准液膜。对于流出达,300,的大多数样品（包括蜡、甘油三酯、甾族化合物等）能够很好的分析。,毛细管固定液,2024/11/17,毛细管柱的参数及选择原则内径：0.25mm 最常用的内径规格,8,毛细管柱的固定液选择原则,-,“相似相溶”,a.,非极性物质非极性固定液。沸点越低的组分越早出峰。,b.,极性物质极性固定液。极性越小的组分出越早出峰。,c.,极性与非极性混合物极性固定液。极性越小的组分出越早出峰。,d.,易形成氢键物质极性或氢键型固定液。不易形成氢键的组分先出峰，易形成氢键的组分后出峰。,e.,复杂难分离样品多种固定液混合。,2024/11/17,毛细管柱的固定液选择原则-“相似相溶”a.非极性物,9,常用毛细管柱固定液,2024/11/17,常用毛细管柱固定液2023/10/9,10,样品的处理,样品要求溶解在有机溶剂（如丙酮、正己烷、氯仿、苯等）中；溶剂应具有较低的沸点，从而使其容易与样品分离。尽可能避免用水、二氯甲烷和甲醇做溶剂，因为它们对延长色谱柱的使用寿命不利。另外，如果用毛细管柱分析，应注意样品的浓度不要太高，以免造成柱超载，通常样品的浓度为,mg/ml,级或更低。,样品中不能含有水，盐类等物质；,GC,所能直接分离的样品应是可挥发的、且是热稳定的，沸点一般不超过,500,，分子量小于,500,；,样品含量在,ppb-ppm,级，样品不得少于,20 uL,；,需要进行衍生化处理的样品，,需合理选择衍生化方法。,2024/11/17,样品的处理样品要求溶解在有机溶剂（如丙酮、正己烷、氯仿、苯等,11,样品的衍生化,衍生化目的：,改善待测物质的气相色谱性质、热稳定性、分子质量、质谱行为，引入卤素原子或吸电子基团，通过一些特殊的衍生化方法可以拆分一些难分离的手性化合物。,常用的衍生化方法：,硅烷化衍生化,（,1,）,BSTFA,和,BTA,衍生化胺基和羟基,（,2,）,MTBSTFA,常用于药物、类固醇类检测,（,3,）,MSTFA,是最常用的硅烷化试剂（苹果酸、富马酸、柠檬酸等）,（,4,）单糖硅烷化时用一般用三甲基硅烷咪唑（甘露糖、半乳糖、海藻糖等）,酰化衍生化,（,1,）乙酰化（体内药物筛选，大多数的临床药物）,（,2,）三氟乙酰化,/,五氟丙酰化,/,七氟丁酰化（苯丙胺类和麻黄碱类）,烷基化衍生化（农药和杀虫剂）,2024/11/17,样品的衍生化衍生化目的：改善待测物质的气相色谱性质、热稳定性,12,气质联用参数设置,-,进样方式,动进样（,auto-injector,）和手动进样；,自动进样包括填充柱进样口、毛细柱分流,/,无分流进样口、冷柱头进样、程序升温（,PTV,）进样口、大体积进样、阀进样。,2024/11/17,气质联用参数设置 -,13,是否分流？,分流（,split,）主要组分分析；脉冲分流（,pulse split,）允许更大进样量；,不分流（,splitless,）痕量组分分析；脉冲组分不分流（,pulse splitless,）允许更大进样量。,良好的分流比可以防止柱内某些成分含量过高，造成柱超载形成拖尾峰影响分离，使出峰时间相近的成分能够较好的分离。,分流不改变样品浓度，只改变峰的信号强度。,Split ratio(,分流比,)10:1,即为,11,份，,1,份进柱子，,10,份流失。,2024/11/17,是否分流？2023/10/9,14,分流进样注意事项,分流进样,时,为了保证分流比的概念真实有效，样品（溶剂,+,被分析物）必须与载气充分混合，形成一个均匀的混合物。如果进样量过大，溶剂会膨胀为很大的体积，致使进样口衬管过载。其结果必将导致样品从吹扫出口流出而造成样品损失，同时也会造成载气输入管路的污染。,2024/11/17,分流进样注意事项2023/10/9,15,进样（气化）室温度,考虑样品的稳定性？样品是否能够气化？一般在,200250,考虑样品中各组分的沸点，设定温度使样品瞬间汽化。,进样后要有足够的气化温度，使液体式样迅速气化后被载气带入柱中。在保证样品不分解的情况下，适当提高气化温度对分离及定量有利，尤其当进样量大时更是如此。一般选择气化温度比柱温高,30-70,。,2024/11/17,进样（气化）室温度 考虑样品的稳定性？样品是否能够气化？一,16,色谱柱程序升温条件,程序升温条件是,影响样品分离度的最主要因素。根据样品的挥发性等改变；程序升温慢可改善分离效果，但会增加分析的时间；柱温不能高于固定液的最高使用温度，否则固定液挥发流失；应综合考虑。,升温速率快会加快载气流速，也会使载气携带组分过快流出，导致保留值相近的组分难以完全分离。,柱温提高，会使各组分的挥发靠拢，不利于分离，柱温不能太低，被测组分在两相间扩散速率大为减小，分配不能迅速达到平衡，峰形变宽，柱效下降，并延长了分析时间。,2024/11/17,色谱柱程序升温条件程序升温条件是影响样品分离度的最主要因素,17,程序升温,选择原则,在使最难分离的组分能尽可能好的分离的情况下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。,对于高沸点混合物（,300-400,），希望在较低的柱温下（低于其沸点,100-200,）分析，为改善液相传质速率，可用低固定液含量（质量分数,1%-3%,）的色谱柱，使液膜薄一些，但允许最大进样量减小，因此应采用高灵敏度检测器。,对于沸点不太高的混合物（,200-300,），可在中等柱温下操作，固定液质量分数,5%-10%,，柱温比其平均沸点低,100,。,对于沸点在,100-200,的混合物，柱温可选在其平均沸点的,2/3,左右，固定液质量分数,10%-15%,。,对于气体，气态烃等低沸点混合物，柱温选在其沸点或沸点以上，以便能在室温或,50,以下分析。固定液质量分数一般在,15%-20%,。,2024/11/17,程序升温选择原则在使最难分离的组分能尽可能好的分离的情况下，,18,质谱电离方式,离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这些离子在离子光学系统的作用下，会聚成有一定几何形状和一定能量的离子束，然后进入质量分析器被分离。,EI,电子电离源：主要分析挥发性样品，,GC-MS,标准质谱图,NIST,谱库。国际上统一用,70eV,，在这一电子能的作用下可形成最多的离子，可形成相对大的分子离子峰和强的碎片离子峰（与分子结构有关）。有些化合物的分子离子不出现或很弱。,MS source temperature 230,。,CI,化学电离源：软电离技术，,EI,有些分析不了，,CI,可以分析易气化样品的分析，,GC-MS,非标准质谱图，不能谱库检索。,FAB,快原子轰击源：极性强，分子量大难气化的样品的分析。,ESI,电喷雾电离源,:,液相色谱质谱联用仪，软电离方式，适合于分析极性强的大分子有机化合物。,APCI,大气压化学电离源：中等极性的有机化合物，是,ESI,的补充，得准分子离子，单电荷离子。,2024/11/17,质谱电离方式离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离,19,EI,源的优、缺点,1,结构简单、温控和操作均较方便,2,电离效率高、所形成的离子动能分散小,3,性能稳定、所得谱图是特征的、能表征组分的分子结构（目前大量的有机物标准质谱图均是用,EI,源得到的）,4,样品必能气化，不适于难挥发、热不稳定的样品,5,有的化合物在,EI,方式下分子离子不稳定、易碎裂，得不到分子量信息，谱图复杂解释有一定困难,6EI,方式只检测正离子，不检测负离子,2024/11/17,EI源的优、缺点1 结构简单、温控和操作均较方便20,20,质量检测器,2024/11/17,质量检测器2023/10/9,21,数据采集模式,全扫描模式（,Scan,）和选择离子模式（,SIM,）,SIM,比,Scan,的灵敏度高三个数量级。,全扫描模式是在色谱运行期间连续获得的，记录的强度既是时间（色谱信息）又是质量（质谱信息）的函数。,选择离子模式中，灵敏度可通过仅检测少数几个选定的,m/z,成比例地增加记录时间的办法加以增强。提高灵敏度、改善峰型和精确度。用于痕量分析、复杂机制和常规定量。,阈值的设置：数据采集时，为限制采集的峰数，可以根据本底噪声的信号水平设置一个阈值，计算机采集数据时，只有强度大于或等于阈值的信号才会被保留下来。,2024/11/17,数据采集模式全扫描模式（Scan）和选择离子模式（SIM）,22,谱图分析,-,定性分析,主要是库检索，再结合文献数据，一般匹配度应高于,80,以上，库检索一般为,PBM,检索，不用化学工作站检索。,2024/11/17,谱图分析-定性分析2023/10/9,23,常用的谱库,NIST,库：美国国家科学技术研究所出版。,NIST/EPA/NIH,库：美国国家科学技术研究所、美国环保局、美国国立卫生研究院共同出版。,Wiley,库,:3,个版本，同一化合物可能有重复的不同来源的质谱图。,农药库、药物库、挥发油库。,前三个通用，后三个专用，,NIST/EPA/NIH,库应用最广泛,。,2024/11/17,常用的谱库NIST库：美国国家科学技术研究所出版。20,24,使用库检索注意问题,1,电离条件：,EI,源，,70eV,电子束轰击。,2,被检索的质谱图应该是纯化合物的质谱图，扣除背景干扰对检索是否正确十分重要。现在的质谱数据系统都带有本底扣除功能，关键是本底的选择是否正确。,3,在总离子流图中选择哪次扫描的质谱图进行检索,对检索结果有影响。,4