薄层色谱法应用系列讲座-TLC-2MS联用技术进展(22) 薄层色谱-双质谱联用技术及其进展
摘 要: 概述了薄层色谱同质谱的联用( TLC2MS) 技术及其进展,着重介绍了TLC-2MS 联用技术中的多种接口及已经开始广泛使用的几种较先进的电离方法。
本文由北京化工大学理学院的董慧茹, 张建军研究人员对薄层色谱双质谱联用技术中的各种接口、电离方法等现状及进展做了评述,现全文介绍如下。
前 言
近年来,随着新化合物的迅速增加,样品的复杂程度越来越高。复杂体系的分离和测定已成为分析工作者所面临的艰巨任务。由
液相色谱、
气相色谱、超临界流体色谱和毛细管电泳等组成的色谱学可以解决现代分离、分析的许多问题,因此正在飞速发展,以色谱和光谱技术为基础所发展的各种联用技术已成为当今分析化学研究的热点之一。
1990 年2 月在比利时召开的第一届国际色谱联用技术会议上,有关
气相色谱、高效
液相色谱、毛细管电泳等分离技术与傅立叶变换红外、质谱、原子光谱的联用均有报道[1 ] 。在众多的联用技术中,薄层色谱与质谱的联用出现得较晚,有关报道也较少。
实 验
1 薄层色谱-双质谱的联用及偶联方式
薄层色谱( TLC) 是一种分离效率高、成本低、样品用量少、应用广泛的微量分离手段;而质谱(MS)是一种灵敏度高、选择性好、可进行有效定性分析的现代仪器。因此两者的联用,实现了优势互补,为复杂样品的定性提供了一条有效的途径。
1. 1 TLC-2MS 联用的主要问题
实现TLC 与MS 联用对薄层色谱来说,总希望待测混合物能真实并毫无损失在薄层板上有效分离,每一个斑点只代表一种纯净的组分,以便于设计同质谱联用的接口。但是,由于分离后的薄层色谱体系包括过量吸附剂、粘和剂、荧光指示剂、残余溶剂和盐等,每一个斑点都很难达到完全纯净,因而对接口提出了更高的要求。要么,接口能够除去过量的吸附剂,使待测组分从吸附剂上有效解吸,并浓缩精制;要么,质谱对待测组分有高的选择性,在检测色谱体系时,仅对待测组分有高的分辨率,不受其它无关物质的影响。这样,就需要优化样品注入体系。
其次,实现TLC 与MS 联用,还要考虑质谱中样品分子的电离方法。使分子电离的方法很多,传统的电子轰击源( EI) 和化学电离源(CI) 均可应用于TLC-2MS。此外,还有一些新的分子离子化方法,诸如快原子轰击( FAB),二次离子质谱(SIMS) ,基质辅助激光解吸(MALD) 等。这些新的离子源的使用使TLC2MS 在化合物定性方面更加快速、准确、灵活,大大扩展了薄层色谱的应用。
1. 2 TLC-2MS 的偶联方式
TLC-2MS 的偶联方式关系到从分离到鉴定过程中待测组分的转移。可分为下列三种:
(1) 待测化合物从吸附剂中洗脱提取,精制收集,然后作为纯组分进入质谱,称之为“手动方式”。在这种方式下,薄层色谱只是一种提纯工具。
(2) 样品不必同吸附剂分离,将样品斑点刮下后,同吸附剂粉末一起引入质谱电离室,或将一小块薄层板切除坯连同斑点一起引入质谱电离室。
(3) 整个色谱体系放置于质谱的电离室并直接进行分析。该方法难度较大,需要对质谱计进行大的改进,但可以提供理想的质谱数据。后两者称为“仪器方式”。
2 TLC-2MS 的接口技术
要建立薄层色谱同质谱的偶联,首先要解决两者之间的接口问题。接口的方式多种多样,一个优秀的接口由被分析物质的特性和所采用的电离方法而定。
2. 1 提纯直接引入法
这是实现TLC2MS 联用的最简单方法,也是广泛采用的方法。在这种方法中, TLC 和MS 的联用是离线的,薄层色谱仅作为一种分离提纯方式。样品经薄层色谱分离后,斑点从板上移除,用适当的溶剂洗脱,蒸去溶剂后精制得纯品,再将纯品注入质谱计进行分析。
苟丽萍等[2 ]用所述方法分离并鉴定了4 ,4′2二氨基二苯砜,确定了其分子结构。Henion 等[3 ] 用TLC-2MS 离线分析鉴定了多种用于治疗马类疾病的药物。Queckenbery 等[4 ]使用包括TLC-2MS 在内的多种联用技术,分析了从一种野生植物中提取出来的复杂酰胺类化合物,使用了包括化学衍生、UV、FTIR 在内的检测方法,并对各种方法进行了比较。该方法的不足之处是组分在转移过程中易损失,易氧化,容易被污染,操作周期长等。
2. 2 热蒸发法
该方法适用于易挥发、热稳定、分子量小的样品,样品分子受热蒸发从而直接同吸附剂分离。
Parkhurst 等[5 ] 将薄层板置于一试管中,周围绕上加热线圈,可对薄层板进行选择性加热。或者将薄层板放置在靠近质谱计的平台上,平台可移动,用固定强度的光源或激光对薄层板分离区域依次加热,再用气流将蒸发解吸的样品吹入质谱计。XiaoChen 等[6 ]将斑点从薄层板上刮下直接置于试样池中进行加热萃取,并以He 作载气,GC-2MS 测定了七种萘化物、四种环芳烃(PAH) 及三种杀虫剂。
热蒸发法方便迅速,连续性好,是一种比较好的TLC-2MS 接口。如果色谱基质不挥发而样品是挥发的,可以将样品和色谱基质一起放在质谱的直接进样探头中,当探头受热时,样品挥发,从而可以用传统的EI 源或CI 源将样品分子电离而得到质谱图。Hutzinger 等[7 ,8 ]曾用这种技术鉴定了吲哚类物质。Kraft 等[9 ]用该法分析了酚类、甾族化合物、核苷及氨基酸类混合物
2. 3 特殊洗脱技术
特殊的洗脱技术包括许多设计巧妙的仪器装置和方法,使溶剂能有效将样品洗脱并迅速转移至质谱计,连续性好。该技术的一种较简单的TLC2MS接口就是将移除的吸附剂和样品同时装柱,溶剂从上往下对样品进行洗脱,并通过一个玻璃毛细管直接引入质谱计的电离室,适用于直接进行FAB 分析的一种接口是将样品经薄层色谱分离后,将一种具有双层胶带(double2stick tape) 的探头按在斑点上,将待分析的吸附剂斑点粘贴,再将合适的溶剂加到粘在探头顶端的吸附剂上,充分提取后,直接进入FAB 源分析[10 ] 。
Somoyi 等[11 ]使用改进的灯芯2量杆技术进行了TLC-2MS 分析。斑点定位后从薄层板上刮除,样品和吸附剂放入浓缩装置中,将氯化铵三棱体浸入容器底部的溶剂中,当溶剂从三棱体顶端挥发出来的时候,样品也从吸附剂中洗脱出来。当溶剂蒸发完全后,切除三棱体顶端,碾碎,将样品和氯化铵粉末一同由直接进样探头送入质谱检测。
Hisao 等[12 ]使用了一种特殊的洗脱技术,即利用“梯形”对样品进行浓缩,使样品斑点浓缩成一条直线,再用FAB 质谱检测。他们已用这种技术测定了酸红、霉菌素、胱氨酸等物质在正相和反相薄层板上的Rf 值,并作出其FAB 质谱图。
2. 4 毛细管技术
毛细管可以广泛用于TLC-2MS 接口上。Brown等[13 ]设计了一种装置,该装置利用高温高压迫使溶剂从薄层板切除坯中渗滤从而移除样品,快速流过转移毛细管,直接进入FAB 或其他电离室,这与加压薄层色谱原理相似。但不需要泵,因而该设备小巧易制,连续性好。
如果样品在吸附剂上吸附很强,可将薄层体系放在质谱计的真空室中。直接进样探头中装一内径50μm 的硅毛细管,毛细管接有注射泵。溶剂以225ml·min - 1的速度由硅毛细管流到斑点表面,斑点已在轰击焦点上, 电离后即可得样品的FAB 质谱图。
Brown 用上述技术成功分析了100ng 量的杀虫剂衍生物。由于可以方便调节FAB 底液的组成和极性,提高了洗脱效率和FAB 质谱图的分辨率。
Anderson 等[14 ]设计了一种TLC 和ESI 的偶联装置,称之为毛细管探头,该探头的工作原理同圆珠笔芯很相似。探头顶端的直径为0. 5mm ,可以很方便地同注射器、微型吸管及熔点毛细管等联接。
毛细管的内径小,在表面张力作用下利于转移微量液体,所以在TLC2MS 接口中应用很广。