質譜法的譜圖解析1質譜儀組成√√2質量分析器單聚焦分析器（Singlefocusingmassanalyzer）雙聚焦分析器（Doublefocusingmassanalyzer）四級桿分析器（Quadrupoleanalyzer）離子阱分析器（Iontrap）飛行時間分析器（Timeofflight）傅里葉變換離子回旋共振（Fouriertranformioncyclotronresonance）軌道離子阱（Obitrap）質量分析的作用是將離子源中形成的離子按質荷比值的大小不同分開3質量分析器單聚焦分析器（Singlefocusingmassanalyzer）扇形磁場（可以是180°、90°、60°等）進行質量分析4質量分析器電荷離子被加速電壓加速，產生一定的速度v，與質量m、電荷z及加速電壓U有關：zU=0.5mv2

單聚焦分析器（Singlefocusingmassanalyzer）加速離子進入一個強度為H的磁場，發生偏轉，半徑為：

r=(mv)/(zH)合并

m/z=(H2r2)/(2U)質荷比離子的m/z越大，偏轉半徑也越大，通過磁場可以把不同離子分開5質量分析器雙聚焦分析器（Doublefocusingmassanalyzer）為什么要雙聚焦：進入離子源的離子初始能量不為零，且能量各不相同，加速后的離子能量也不相同，運動半徑差異，難以完全聚焦。因此加一個靜電場，實現能量分散。對于動能不同的離子，通過調節電場能，達到聚焦的目的雙聚焦分析器的特點：分辨率高6質量分析器雙聚焦分析器（Doublefocusingmassanalyzer）12雙聚焦質量分析器在單聚焦質量分析器中，離子源產生的離子由于在被加速初始能量不同，即速度不同，即使質荷比相同的離子，最后不能全部聚焦在檢測器上，致使儀器分辨率不高。為了提高分辨率，通常采用雙聚焦質量分析器，即在磁分析器之前加一個靜電分析器7質量分析器雙聚焦分析器（Doublefocusingmassanalyzer）高分辨率質譜8質量分析器四級桿分析器（Quadrupoleanalyzer）在1953年，西德物理科學家WolfgangPaul和HelmutSteinwedel描述了四級桿質譜儀。在4根平行桿之間，疊加的射頻(RF)和恒定的直流(DC)電勢能夠作為質譜的質量分析器。9質量分析器三重四級桿串聯質譜，MS/MS，QQQ10LC-MS/MS分析蛋白/氨基酸序列金黃色葡萄球菌感染小鼠腎組織中的異二聚體鈣保護素三重四級桿應用案例質量分析器感染中心的組織蛋白分析11質量分析器四級桿–離子阱一般認為四級桿為二維的，離子阱為三維離子阱靈敏度比四級桿高10-1000倍多級碎片信息：四級桿為MS/MS；離子阱為MSn12質量分析器離子阱分析器（Iontrap）離子阱分析器它是由環行電極和上、下兩個端蓋電極構成的三維四極場。原理：將離子儲存在阱里，然后改變電場按不同質荷比將離子推出阱外進行檢測。13質量分析器離子阱分析器（Iontrap）石竹酸的離子阱碎片分析圖14質量分析器使用一個脈沖電場加速后進入無場漂移管，并以恒定速度飛向離子接收器。離子質量越大，到達接收器所用時間越長；離子質量越小，到達接收器所用時間越短，根據這一原理，可以把不同質量的離子按m/z值大小進行分離。飛行時間分析器（Timeofflight）15質量分析器儀器結構簡單，不需要磁場、電場等掃描速度快，可在10-5s內觀察到整段圖譜無聚焦狹縫，靈敏度很高可用于大分子的分析（10萬分子量單位），在生命科學中用途廣飛行時間分析器（Timeofflight）MALDI-TOF16質量分析器傅里葉變換離子回旋共振FTICR在發射極上施加一個很快的掃頻電壓，當射頻頻率和某離子的回旋頻率一致時共振條件得到滿足。離子吸收射頻能量，軌道半徑逐漸增大，變成螺旋運動，經過一段時間的相互作用以后，所有離子都做相干運動，產生可被檢出的信號17質量分析器軌道離子阱ObitrapOrbitrap的發明人AlexanderMakarov18質量分析器THEIDEALMASSANALYZER:FACTORFICTION?

1987CURTBRUNNkE19質量分析器工作原理類似于電子圍繞原子核旋轉。由于靜電力作用，離子受到來自中心紡錘形電極吸引力。由于離子進入離子阱之前的初速度以及角度，離子會圍繞中心電極做圓周運動。離子的運動可以分為兩部分：圍繞中心電極的運動（徑向）和沿中心電極的運動（軸向）。因為離子質量不同，不同離子的軸向往復速度是不同的。20真空系統離子源的真空度需達到103-105Pa質量分析器的真空度需達到106Pa真空裝置：機械真空泵、擴散泵、分析渦輪泵21檢測系統電子倍增器22性能指標質量范圍：指所能檢測得m/z范圍四級桿質譜m/z小于或等于1000磁質譜m/z可達到幾千飛行時間質譜m/z可到幾十萬掃描速度：指掃描一定質量范圍所需時間GC-MS:m/z1-1000所需時間小于1s23性能指標分辨率：相鄰兩個質量組分分離的情況例如：CO=27.9949N2=28.0061R=M/ΔM=27.9949/

(28.0061-27.9949)=2500四級桿質譜可以分開24性能指標ArCl+：74.9312As+：74.9216R=M/ΔM=74.9312/

(74.9312-74.9216)=7800Thehypotheticalm+HIonclusterforangiotensin128325性能指標超高分辨率質譜highresolutionMS可達到小數點后五位蛤蚌毒素靈敏度信噪比大于3的樣品量R=M/ΔM=4000026化合物的質譜1)σ-斷裂分子中σ鍵在電子轟擊下，失去一個電子，隨后分子開裂生成碎片離子和游離基。多發生于烷烴。2)α-斷裂(游離基中心誘導的鍵斷裂)游離基對分子斷裂的引發是由于電子的強烈成對傾向造成的。由游離基提供一個奇電子與相鄰原子形成一個新鍵，與此同時，這個原子的另一個鍵斷裂。醛、酮、酯、C-X、C=X(X=O、S、N、鹵素、OH)都可以發生27化合物的質譜3)β-斷裂含有雙鍵化合物的奇電子離子容易發生β斷裂，其與官能團相連的β鍵容易斷裂，如

烯烴、苯環4)i-斷裂(誘導斷裂)-電荷中心誘導的斷裂i-斷裂反應的推動力是由于電荷中心吸引一對電子，造成單鍵的斷裂，隨著一對電子的轉移，電荷中心一移到新的位置。電負性很大的雜原子可將雙原子轉移到雜原子上，正電荷留在烷基上。28化合物的質譜3)重排裂解麥氏重排的特點和條件是：只有奇電子離子（OB+·）發生麥氏重排，它是由獨電子引發的；化合物中必須有雙鍵C=O、C=N、C=S、C=C及苯環與雙鍵相連的碳鏈上必須有Cγ和Hγ通過六元過渡態Hγ轉移到雜原或雙鍵碳原子上，同時發生β鍵的斷裂，形成一個中性分子（烯烴）和一個偶質量數的奇電子離子（OB+·）29化合物的質譜烷烴：主要發生C-C鍵的σ斷裂。直鏈烷烴各C-C鍵斷裂機會相同葵烷30化合物的質譜烷烴質量相差14（CH2）碎片離子C3以上強度遞減，因為碎片可繼續分裂，但C3重排位CH3-CH+-CH3而穩定異構烷烴、支鏈烷烴的分支處容易斷裂31化合物的質譜烯烴：具有烷烴的特征容易發生烯丙斷裂，生成很強的烯丙離子十二碳烯32化合物的質譜芳烴：分子離子峰的豐度很大碎片離子少，低質量短的碎片離子豐度小正己苯甲苯33化合物的質譜芳烴：正己苯34化合物的質譜醇和芳香醇：高級醇發生消除反應生成的奇電子離子碎片具有類似烯烴的結構容易發生α

斷裂，生成特征的氧鎓離子丙醇35化合物的質譜醇和芳香醇：36化合物的質譜醇和芳香醇：37化合物的質譜酚：分子離子峰較強容易失去C=O和CHO，生成[M-28]+和[M-29]+鄰位有適當取代基團的酚，因鄰位效應產生失水峰18。有苯環的特征38化合物的質譜麥氏重排(Mclafferty)在辛酮-4的質譜中，除43、57、71、85和128的質譜峰外，還有一個很高的峰，質量58；以及另外兩個峰，質量86和100。這是由于發生了重排。39化合物的質譜在這里斷裂的可能性麥氏重排

40化合物的質譜麥氏重排雙鍵及γ位置上有氫原子雙鍵范圍有酮、醛、酸、酯、C=N、以及烯烴、苯環化合物等41化合物的質譜氮律分子離子峰質量數的規律1、由C、H、O組成的有機化合物，分子離子峰的質量數一定是偶數2、由C、H、O、N組成的化合物 a）含奇數個N，分子離子峰的質量是奇數 b）含偶數個N，分子離子峰的質量是偶數化合物的化學式式量應是圖譜中的分子量圖譜中分子離子峰應是最高質荷比的離子峰42化合物的質譜分子式的確定可用Beynon同位素豐度表確定，因為同一元素的不同同位素豐度不同。同位素豐度表4344有機混合物的分析GC-MSLC-MSCE-MSMS-MS操作程序總離子流圖選擇性離子掃描質量解析45200320162003462DSDS4748同位素標記49正常上調下調50回顧曼哈頓計劃促進了儀器分析的整體發展核素提取–分離科學與富集技術的發展核素分析–放射分析和痕量技術的發展基因與蛋白組學的發展促進了儀器分析發展生物質技術的發展高分辨核磁技術的發展毛細管電泳技術的發展生物芯片（陣列-微流控芯片）技術的發展51展望美國以往的生命科學研究計劃，如1970年代的“攻克癌癥計劃”和1990年代“人類基因組計劃”都是先給出一個具體的生物學問題，然后再尋找或建立適合這一具體問題的方法我國的十三五計劃之前的研究也基本遵循這一模式，如“重大疾病研究的分析化學問題”；“食品安全檢測計劃”；“病毒的快速檢測技術”等52展望但是，“病來了才抱佛腳“的研究計劃方式不能滿足科學技術發展的需要，更不能及時預警重大的生命與健康問題。所以，美國最近制定的“通向生命科學未來的路線圖”計劃的戰略目標是，構造適應生命科學和臨床研究發展的創新體系，組建從事未來生物醫學的新型研究隊伍，發展適用于復雜生命系統研究和定量化分析的新技術和新方法53展望顯然，路線圖制定者的意圖，是系統地提升21世紀全球的生命科學和臨床研究能力，而不是解決一個具體的生物學問題。從這個意義上來說：分析化學與儀器分析已成為引領科學發展未來的