waters-2008 MS_2_API基本原理.ppt

本章概述 大气压电离原理简介 电喷雾(Electrospray,ESI) 机理 影响被分析物响应的因素 多电荷离子 大气压化学电离(APcI) 离子化后的过程 大气压电离 (API)技术 离子化过程发生在大气压下 与在真空下的电离有本质的不同,例如,EI－电子轰击离子源 API 技术 ESI -电喷雾离子源 APCI - 大气压化学电离源 大气压电离 (API) 技术 ESI 和APCI 共同点: 使用高电压元件和充气喷雾法产生气相离子 通常产生 (M+H)+ 或 (M-H)- 等准分子离子 产生极少的碎片，但可以控制产生结构碎片 非常灵敏的技术 大气压电离 (API) 技术 ESI 和 APCI 不同点: 生成离子方式不同 ESI - 液相离子化 APCI - 气相离子化 样品兼容性 ESI - 极性化合物和生物大分子 APCI - 非极性, 小分子化合物 (相对于用 ESI电离的化合物而言) 且有一定的挥发性 流速兼容性 ESI - 0.001 到 1 mL/min APCI - 0.2 到 2 mL/min 电喷雾电离(ESI)原理 电喷雾离子化分为三个过程: 形成带电小液滴 溶剂蒸发和小液滴碎裂 最终形成气相离子 ESI:1.形成带电液滴 在ESI高压电极处施以正的高电压, 小液滴从毛细管高速喷出而带有过量的正电荷. 从而产生电化学反应：通过溶剂组分氧化而去掉负离子 (reaction 1) 或通过毛细管自身的氧化而增加正离子 (reaction 2). 4OH_(aq) O2 (g) + 2H2O + 4e_ (1) Mo(s) M2+(aq) + 2e_ (2) 同样，当在ESI高压电极处施以负的高电压， 小液滴从毛细管高速喷出而带有过量的负电荷 ESI: 2.溶剂蒸发和小液滴碎裂 ESI: 3. 形成气相离子 影响化合物 ESI电离的因素 化合物的浓度 基质的性质 化合物的表面活性 流速 ESI:样品浓度对其响应的影响 ESI:样品浓度的影响(续) 信号的饱和归因于离子在液滴表面过于密集,致使某些样品离子不能到达液滴表面. ESI:基质对样品响应的影响 一般而言,样品信号强度响应随着其它电解质浓度的增高而降低 这一现象叫作‘离子抑制’ 样品离子和电解质离子对电荷及占据液滴表面的竞争导致离子抑制 ESI:基质对样品响应的影响(续) 一般原则 一般而言，对于正离子检测模式，样品必须比基质更具碱性，以便形成 (M+H)+ 或足够的极性去形成稳定的加和离子，例 (M+NH4)+ 对于负离子检测模式，样品必须比基质更具酸性，以便形成 (M-H)- 或足够的极性去形成稳定的加和离子，例如 (M+OAc)- ESI:样品表面活性的影响 ESI:流速对样品响应的影响 ESI 响应随流速的增加而降低 对 ESI 接口来说,最佳工作流速为 100-250 ?L/min 流速对API的影响 ESI中的多电荷离子 质谱测定是基于质荷比 (m/z) 单电荷离子 m/z = (M+H)/1 双电荷离子 m/z = (M+2H)/2 多电荷离子 m/z = (M+nH)/n 多电荷离子的同位素峰等于 1/n Da (例如,双电荷离子的质荷比等于 0.5 Da) 多电荷离子可以扩展质谱的质量范围 多电荷离子的同位素峰分辨率 多电荷离子的同位素峰分辨率 多电荷离子簇 ESI的特点 低分子量化合物一般产生单电荷离子(失去或得到一个质子) 高分子量生物大分子和聚合物产生多电荷离子 几乎没有碎片离子 可能生成加合物和/或多聚体;常见的是溶剂加合物和NH4+(M+18), Na+(M+23),和K+(M+39) 加合物 灵敏度取决于化合物本身和基质 大气压化学电离 (APCI) APCI: 1. 快速蒸发 APCI: 2. 气相化学电离 质子亲合力 质子亲合力 (PA) 是气相分子碱性的一个指标 对于下述反应 SH+ + A→AH+ + S (S = 溶剂 , A = 样品) 仅发生质子交换 PA (A) PA (S) 常用流动相的质子亲合力(PA) 溶剂 PA (kcal/mol) 溶剂 PA (kcal/mol) HCl