液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)是将液相色谱仪与质谱仪联用的仪器,用于样品定性定量分析。其特点是将应用范围极广的液相色谱分离方法与灵敏、专属、能提供分子量和结构信息的质谱法结合起来的一种现代分析技术。
一、质谱分析常见术语
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以)的比值,叫作质荷比,简写为m/z。质荷比是质谱图的横坐标,是质谱定性分析的基础。
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。
基峰(Base peak):在质谱图中,指定质荷比范围内强度最大的离子峰叫作基峰。基峰的相对丰度为100 %
本底(Back ground):在与分析样品的相同条件下,不送入样品时所检测到的质谱信号,包括化学噪声和电噪声。
总离子流图(Total ions current,TIC):在选定的质量范围内,所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图。色质联用时,TIC即色谱图。
质量色谱图(Mass chromatograph):指定某一质荷比的离子强度对时间或扫描号所作的图。
二维数据(2D Data):液质联用中,只包含色谱图的数据,例如用SIR,MRM方式采集的数据(没有质谱信息)。
三维数据(3D Data):液质联用中,同时包含色谱图和质谱图的数据,例如用Full Scan方式采集的信息(有质谱信息)。
分子离子:分子失去一个电子生成的离子,其质荷比等于分子。其质荷比等于分子。
准分子离子:指与分子存在简单关系的离子,通过它可以确定分子量。例如:分子得到或失去一个氢生成的离子:(M+H)+ ,(M-H)-就是最常见的准分子离子。
碎片离子:分子离子裂解所生成的产物离子。
母离子与子离子:任何离子进一步裂解产生了某离子,则前者称为母离子,后者称为子离子。单电荷离子与多电荷离子:只带一个电荷的离子叫单电荷离子,带两个或两个以上电荷的离子叫多电荷离子,它们时常具有非整数质荷比。
同位素离子:由元素的重同位素构成的离子叫作同位素离子,它们在质谱图中总是出现在相应的分子离子或碎片离子的右侧。
氮规则:当化合物不含氮或含偶数个氮原子时,该化合物的分子量为偶数,当化合物含奇数个氮原子时,该化合物的分子量为奇数。API电离方式使用氮规则时要将准分子离子还原成分子量后再使用。
全扫描(Full Scan):检测一段质荷比范围离子的采集方式,由每个采样点提取一张质谱图。扫描时间(Scan Time): Full Scan方式采集数据的参数,单位为秒,表示四极杆扫描某一范围质荷比离子的时间。
扫描延迟时间(Inter Scan Delay): Full Scan方式采集数据的参数,单位为秒,表示两次扫描之间的间隔。
选择离子监测(Selected lon Record,SIR):选择能够表征某物质的一个质谱峰进行检测。
驻留时间(Dwell Time): SIR方式采集数据时的一个参数,单位为秒,表示四极杆放行该离子的时间。
多反应检测(Multiple Reaction Monitoring,MRM):串联质谱的一种采集方式,同时以SIR方式检测母离子与子离子,特点是高选择性和高灵敏度相结合,适用于痕量目标监测物的定量分析。El:电子轰击电离源
FAB:快原子轰击电离源ESI:电喷雾电离源
APCI:大气压化学电离源
API:大气压电离源,泛指ESI和APCIMAIDI:基质辅助激光解析电离源
分辨率:在给定样品的条件下,仪器对相邻两个质谱峰的区分能力。
灵敏度:在规定条件下,对选定化合物产生的某一质谱峰,仪器对单位样品所产生的响应值,试验中常以信噪比表示。
信噪比(S/N):谱峰信号强度与噪音强度的比值。
质量范围(Mass range):质谱仪器能测量的离子质量下限与上限之间的范围。
质量歧视效应:质谱仪器中一些部件,如质量分析器、离子检测器,对不同质量的离子产生偏差响应的现象。
二、LC-MS解析
LC-MS液质联用仪是绝大多数化学公司,科研单位都会用的仪器。它大大的提升了实验员的效率。LC-MS是HPLC和MS的结合,有两者的功能,又没有两者精确。
液质联用(LCMS):LC为液相色谱仪;MS为一种能够生成离子,在气态中根据
质荷比的不同将其分离并进行检测的仪器。
LCMS以液相色谱作为分离系统,质谱作为检测系统,因而兼具有液相色谱高分离度与质谱高灵敏度的特点。
分析的样品在质谱部分和流动相分离,被离子化后,经质谱的质量分析器将离子碎片按质量数分开,经检测器得到质谱图。
原理:质谱分析是先将物质离子化,按离子的质荷比分离,然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法.以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标,离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图 。
看LCMS步骤
1)先看MS部分,看有没有所要离子峰,并且要看清楚该化合物是否有MS信号,是否掩盖周围的峰。
2)再看HPLC部分,看含量有多少,并且要看清楚该化合物是否有强的HPLC信号,是否掩盖周围的峰。
3)两者结合起来看,推测反应进行的程度和反应产生的杂质。
常见加合离子峰
[M+1]:加质子
[M+14]:羧酸与甲醇成酯
[M+18]:加NH4
[M+19]:加水(水合)
[M+23]:加钠离子
[M+39]:加钾离子
[M+42]:加乙腈
[M+64]:加乙腈加钠离子(常见于SHIMADZU)
[2M+1]:二聚离子(两分子公用一个正电子)
[2M+23]:二聚加钠(两分子公用一个正电子)
[M+2/2]:分子中有两个叔氮,容易上两个质子
[一系列相差42的峰]:可能为石蜡油污染
[一系列相差44的峰]:可能为聚乙二醇污染
[M-16]:脱NH3
[M-17]:脱水
[M-44]:羧酸和Cbz中常见,重排后脱CO2
[M-56]:Boc中常见,脱叔丁基
[M-100]:脱Boc
[M-H]:基本离子
[M+X]:X指溶剂或缓冲液中的阳离子
[M-H+S]:溶剂加合离子
注:
(1)上述M均为精确分子量(Exact Mass),而非摩尔分子量(Molecular Weight)
(2)一个氯峰高比M+2/M=3:1;一个溴峰高比M+2/M=1:1;判断上氯或溴反应完成。
常用溶剂在LCMS中的信号响应
注意事项
1.在LCMS报告中, MS响应强的组分有可能掩盖MS响应弱的组分,可通过提取离子流或扣除背景等方式进行判断,LCMS报告必须将LC和MS两部分结合,相互佐证。
2.在不使用TLC,直接使用LCMS监测反应时,必须结合其他手段(如:NMR)进行辅助检测。特别提示:监测反应,不能仅仅依赖于LCMS,而不点TLC板。监测反应的手段,以TLC的使用最为重要,直接、快捷、并为后续的分离纯化提供大量信息。