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质谱结构分析

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  • 【分享】生物质谱在糖蛋白结构分析中的应用

    【分享】生物质谱在糖蛋白结构分析中的应用

    生物质谱在糖蛋白结构分析中的应用项目完成人:桑志红 蔡 耘项目完成单位:国家生物医学分析中心 随着人们对糖蛋白参与生命活动机理的日益深入了解,对天然糖蛋白及重组糖蛋白类药物的分析越来越受到重视。重组糖蛋白类药物的质量控制更是直接关系到药物的疗效及至人类的健康。九十年代以来,随着带有反射功能的基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)和纳升电喷雾串联质谱(nano-ESI-Q-TOF)等具有软电离方式的现代质谱 技术的发展,质谱以其高灵敏度和强有力的分析混合物的能力,提供了生物大分子的分子量、序列、一级结构信息以及结构转换、修饰等方面的信息,使糖基化分析有了重要的进展。 通常研究糖蛋白的方法是把蛋白链上的寡糖切下来,分别研究蛋白部分和寡糖部分的结构,因此无法研究与两部分共同相关的结构问题,也不能区分不同糖基化位点上切下来的寡糖。自90年代初,国外有人开始用质谱法研究糖蛋白的结构,同时描述了各个位点的不均一性。我们用建立的现代生物质谱技术研究糖蛋白一级结构的方法,将其应用与基因重组糖蛋白的结构分析。为糖蛋白结构分析及基因重组糖蛋白类药物的质量控制提供新的手段。一、 生物质谱研究糖蛋白结构方法的建立实验所用仪器为:1.德国BRUKER 公司的REFLEXIII型基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱仪,N2激光器,波长337nm,线性飞行距离150cm,加速电压2kv。2.英国Micromass 公司Q-TOF型电喷雾串联质谱仪。源温80°C,气体流速40L/h,枪头电压650V,检测频率2.4S,氩气碰撞池压力6*10-5mbar。1. 基质的选择,在MALDI-TOF-MS分析中,基质起着相当重要的作用。不同的基质对不同类的物质响应不同,a-氰基-4-羟基肉桂酸用于测定糖蛋白核糖核酸酶B效果相对较好。2. 糖蛋白分子量的测定,糖蛋白核糖核酸酶B由124个氨基酸组成,在34位Asn处连有一个高甘露糖型N-糖链。由于糖链的微不均一性,与普通蛋白质及核酸不同,其分子离子峰在MALDI-TOF-MS 质谱图上表现为一簇峰,各峰之间约相差一个糖基。正是由于这种微不均一性,使得其分子离子峰变宽,灵敏度降低。糖链分子量越大,峰越宽,灵敏度越低,所以一般只有糖链较短,蛋白的质量不太大的糖蛋白才能测定其平均分子量。用MALDI-TOF可直接测定糖蛋白核糖核酸酶B的平均分子量为 15208.6Da。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/03/201103211511_284179_1604317_3.jpg3. 糖含量的测定,采用O聚糖酶及内糖苷键酶F分别作用于核糖核酸酶 B,只有内糖苷键酶F能够是其分子量发生变化,表明核糖核酸酶B分子中不存在O-连接糖链存在着N-连接糖链。内糖苷键酶F切断N-糖链五糖核心最内侧的GlcNAc-GlcNAc糖苷键,得到含一个GlcNAc的肽链,减去GlcNAc,可以计算出准确的肽链分子量T=13695.6,与糖蛋白平均分子量之差为糖链的平均分子量G=1513.4,平均糖含量为:(糖链大小/糖蛋白分子量)×100%=9.95%。4. 糖基化位点的确定,研究糖基化类型及糖基化位点的策略:采用蛋白酶酶解与糖苷内切酶酶解相结合的方法,通过酶切前后含糖肽片的位移,结合网上数据库检索,可以确定糖基化类型和糖基化位点。以不同类型的糖苷内切酶作用于糖蛋白(N-糖苷键酶或O-糖苷键酶),在MALDITOF-MS 上观察其质量的变化,可以直接确定糖蛋白中是否含有响应类型的糖链,这是我们确定糖蛋白中糖苷键类型的基础。我们采用先将核糖核酸酶B还原烷基化,加Glu-C酶切,产物再用内糖苷肩酶F酶切,可观察到含糖肽段出现位移,将核糖核酸酶B的肽质量指纹图进行数据库检索,证实发生位移的肽段中含有N-糖链特异连接位点,由此确定34位Asn为糖基化位点。另外我们采用内糖苷键酶F及肽-N-聚糖酶F两种酶进行差位酶切法对含糖肽段进行验证,两种酶酶切后分子离子峰的差值除以GlcNAc的质量,结果就是N-糖基化位点的个数5. 质谱测定氨基酸序列, 我们对核糖核酸酶B肽质量指纹谱中的含糖肽段进行了串联质谱测定,首先在一级质谱图中选择离子4972.23,在串联质谱的碰撞活化室以氩气与其碰撞产生碎片,从碎片的质荷比推算出此肽片中的一段氨基酸序列,检索结果为核糖核酸酶B,从而判断其理论序列是否一致。6. 糖链结构的研究,凝集素对糖肽的亲和提取,进一步分析糖肽序列及糖链结构的关键是含糖肽段的提取。核糖核酸酶B中糖链为高甘露糖型,我们选用对其有特异性吸附的伴刀豆球蛋白对其进行提取利用这种简捷的亲和质谱的方法,对糖肽段进行了分析。建立了亲和质谱分析糖肽类物质的方法,为今后糖肽序列分析及糖链结构分析奠定了基础。二、基因重组糖蛋白人促红细胞生成素(rhEPO)的结构分析。 利用以上建立的方法,我们对样品重组人促红细胞生成素进行了分析,断定此样品为非完全糖基化,样品中只存在N-连接的糖链,无O-糖链。应用酶切法用肽-N-聚糖酶处理后,得到两个含糖肽段,进行数据库检索,测得38位及83位为N-糖基化位点,与文献报道相符,结果可靠。因此,该项课

  • 求助正离子质谱分析产物结构与底物对比

    求助正离子质谱分析产物结构与底物对比

    [color=#444444]如题 直接上图,预测的物质与质谱分析的结构有差异,请帮助分析下,谢谢!!![/color][color=#444444]底物ST:分子量是324,底物的结构见图底物;[/color][color=#444444]产物分子量是:352,质谱图见产物图;[/color][color=#444444]请问:产物如果是双羟基化合物或者是开环物(二者的分子量都是358),分子量与分离的产物的正离子-MS所示的分子量(352)不是很符合,请指教。[/color][color=#444444]因为产物的积累量不够,还没有作核磁,先把MS图贴上,请大神给分析分析,或者能帮着分析下可能的产物结构,谢谢。[/color][color=#444444][img=,690,426]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909091002250247_7652_1843534_3.jpg!w690x426.jpg[/img][/color][color=#444444][color=#008000]底物:MW=324,结构如图,已知[/color][/color][color=#444444][color=#008000][img=,690,409]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909091002449526_3497_1843534_3.jpg!w690x409.jpg[/img][/color][/color][color=#444444][color=#008000][color=#008000]产物的MS:MW=352,结构可能是ST-二羟基化合物或者是开环物(自己猜的)[/color][/color][/color]

  • 【求助】求助质谱解析-有没有可以分析出小分子量残片的分子结构的软件?

    wsearch软件可以根据分子量预测出分子式,但不能给出分子结构,有没有软件可以直接给出可能的分子结构的。这样分析残片时可以知道是什么,毕竟小的分子量的元素组合也没多少,可能的就更少了。或者网上有没有什么地方可以用分子量检索出可能结构的。例如:质谱中最小的峰为87,那么可能的分子式是什么呢?

  • 实验室分析仪器--质谱仪器真空系统结构分析

    真空系统能够使离子源、质量分析器和检测器在低气压状态下工作,待测离子不会因与残存气体分子发生碰撞而散射,有利于分辨率和灵敏度的提高。常用旋片式机械泵、涡轮分子泵和钛离子泵串联组成真空系统,使离子源区气压约为10-3~10-5Pa,分析器区气压约为10-4~10-Pa,检测器区气压为10-10-2Pa以上。为防止残存有机物和反油污染离子源和分析室,在前级机械泵与涡轮分子泵接口处、离子源与分析室接口处设置液氮冷阱。亦可用旋片式机械泵和油扩散泵(加去除烃分子的捕集器)串联组成抽真空系统,并在油扩散泵与质谱仪之间加可自动控制的隔板,一旦停电隔板将自动关闭,既可防止反油污染质谱仪,又可维持质谱仪的真空在一定时间内变化不大。[b]1)油扩散泵[/b]优点:价格便宜、使用寿命长。缺点:抽速慢、耗时长,往往需要一小时以上才能达到所需要的真空要求。[b]2)涡轮分子泵[/b]优点:仅需十几分钟就可以达到所需的真空度,既无反油危险,噪声本底也小。缺点:价格昂贵、使用寿命短。[img=f90a81ec3d9887cd55167161ab7ac95.jpg]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643179791717997.jpg[/img]涡轮分子泵结构图[b]3)离子泵[/b]在排气量较小时,离子泵是最佳选择,它不但无污染,而且使用寿命长,极限真空比涡轮泵还高。要求超高真空的静态真空质谱仪都选用涡轮泵和离子泵。真空系统是影响质滤器及检测器功能的重要因素。质谱仪根据离子不同质荷比进行分离,需将离子引入某种电场和/或磁场中,利用电场和/或磁场分离离子,要求离子具有较大的平均自由程,与其他离子、背景气体分子等的碰撞概率最低。研究表明,压力为10-6Torr时可确保质滤器中扰动碰撞次数少于1

  • 实验室分析仪器--质谱仪四极杆质量分析器结构及原理

    四极杆质谱仪自20世纪50年代问世以来,目前已成为最主要的质量分析器之一,其体积小、结构简单、造价低廉,且性能相对优秀。对于一般用途而言,其价值和性能都具有较为明显的优势。早期的四极杆质谱仪最大的限制在于其小的质量范围,一般在几百以内,但如今新一代仪器的质量分析范围已经可以较为普遍地达到3000,甚至更高。[b]1.基本原理[/b]四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成,金属杆的截面多为双曲线,但也可以简单地制作为圆形或其他形状。图1为一种双曲线截面四极杆质量分析器的示意图。相对的两根极杆连接在一起,施加相同的电压,两组极杆电压相反。施加的电压由直流分量和交流分量叠加而成。从而,形成了一个在电极间对称于z轴(垂直于x-y平面)的电场分布。离子束进入电场后,在交变电场作用下产生了振荡,在一定的电场强度和频率下,只有较窄质荷比范围的离子能通过电场到达检测器,其他离子则由于振幅增大而撞到极杆上。 [img=image.png,500,203]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167399292927.png[/img]图1 四极杆质量分析器示意图[b]2.三重四极杆[/b]利用三重四极杆,可以实现多级质谱分析。第二个四极杆(现在多数为六极杆或八极杆)并不是用于离子的选择和扫描的,而是作为一个含有气体的碰撞池。利用这样的装置,就可以实现低能的CID碎裂。这种手段虽然能较为高效地产生碎片离子,但是仪器与仪器之间的重复性并不好。这是由于碰撞气体的选择、气压、碰撞能量以及其他相关参数都会较为严重地影响二级质谱谱图。得到碎片离子后,离子进入第三个四极杆进行分析。三重四极杆最大的优势在于能够对母离子进行扫描并且筛选出其中某一个母离子进行碎裂分析检测。 [img=image.png,500,380]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167401866561.png[/img]图2 二维四极场的稳定区图(I 和Ⅱ代表第一和第二稳定区)与扇形分析器类似,四极杆分析器非常适用于连续离子源,例如电喷雾离子源(ESI),并不太合适脉冲离子源,例如基质辅助激光解吸电离源(MALDI),但目前仍然有文章报道利用三重四极杆分析器检测 MALDI离子源产生的样品。四极杆质谱仪价格相对便宜,体积小,因此经常与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]及[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联用

  • 实验室分析仪器--质谱仪四极杆质量分析器结构及原理

    四极杆质谱仪自20世纪50年代问世以来,目前已成为最主要的质量分析器之一,其体积小、结构简单、造价低廉,且性能相对优秀。对于一般用途而言,其价值和性能都具有较为明显的优势。早期的四极杆质谱仪最大的限制在于其小的质量范围,一般在几百以内,但如今新一代仪器的质量分析范围已经可以较为普遍地达到3000,甚至更高。[b]1.基本原理[/b]四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成,金属杆的截面多为双曲线,但也可以简单地制作为圆形或其他形状。图1为一种双曲线截面四极杆质量分析器的示意图。相对的两根极杆连接在一起,施加相同的电压,两组极杆电压相反。施加的电压由直流分量和交流分量叠加而成。从而,形成了一个在电极间对称于z轴(垂直于x-y平面)的电场分布。离子束进入电场后,在交变电场作用下产生了振荡,在一定的电场强度和频率下,只有较窄质荷比范围的离子能通过电场到达检测器,其他离子则由于振幅增大而撞到极杆上。 [img=image.png,500,203]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167399292927.png[/img]图1 四极杆质量分析器示意图[b]2.三重四极杆[/b]利用三重四极杆,可以实现多级质谱分析。第二个四极杆(现在多数为六极杆或八极杆)并不是用于离子的选择和扫描的,而是作为一个含有气体的碰撞池。利用这样的装置,就可以实现低能的CID碎裂。这种手段虽然能较为高效地产生碎片离子,但是仪器与仪器之间的重复性并不好。这是由于碰撞气体的选择、气压、碰撞能量以及其他相关参数都会较为严重地影响二级质谱谱图。得到碎片离子后,离子进入第三个四极杆进行分析。三重四极杆最大的优势在于能够对母离子进行扫描并且筛选出其中某一个母离子进行碎裂分析检测。 [img=image.png,500,380]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167401866561.png[/img]图2 二维四极场的稳定区图(I 和Ⅱ代表第一和第二稳定区)与扇形分析器类似,四极杆分析器非常适用于连续离子源,例如电喷雾离子源(ESI),并不太合适脉冲离子源,例如基质辅助激光解吸电离源(MALDI),但目前仍然有文章报道利用三重四极杆分析器检测 MALDI离子源产生的样品。四极杆质谱仪价格相对便宜,体积小,因此经常与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]及[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联用

  • 实验室分析仪器--有机质谱飞行时间分析系统结构分析

    离子受到加速电压的作用离开离子源后在一个无场区域内飞行直至抵达检测器,各种质荷比的离子受到相同的加速电压作用,但由于它们的质荷比不同,在无场区域内飞行的速度不同,导致到达检测器的时间也不同。利用离子到达的时间不同达到区分不同质荷比的效果,这就是飞行时间分析系统的原理。图是经典的线性飞行时间质谱分析系统示意图。飞行时间的离子可以由脉冲产生,也可以是连续离子流。但不管如何,在进入分析器前要经过适当的调制。这是因为确定离子的质荷比值是直接依赖于离子在无场区域内的准确飞行时间,也就是说要求所冇离子应同步进入加速区。利用脉冲给予离子加速,一次脉冲,其宽度为ns至10μs可调。随时间的推移,不同质荷比离子相继到达收集器。仪器在小于100μs内输出一张谱图,重复频率是10?100kHz。[img=CL]`WJ@@20C$~LQ$HQEU]1G.png,448,180]https://i4.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643164929408286.png[/img]分辨率是整个仪器综合性能的反映。所以在讨论分辨改善的同时,除了 TOF本身外还涉及离子源的技术改进。从理论上讲,要求相同质荷比的离子具有相同的飞行时间,而不同质荷比的离子具有足够的时间差。但实际上有相同质荷比的离子达到收集器上的时间有微小的差异,从而导致谱线加宽和分辨率的下降。其原因在于下述三种情况:第一,相同质荷比离子在加速前在源中处于不同的位置,因此获得不同的加速能量;第二,由于热运动使离子有初始能量的分布,表现在初始速度上的差异;第三,即使它们的位置相同,但在脉冲加速前它们的运动方向上有差异,极端的情况是运动方向背向于栅极的那些离子需要有一定的时间进行调头或称回转,然后才得到相同的加速能量进入分析器。其结果,到达收集器的时间发生了滞后。[b]一、分辨率的改善1、双栅极结构 [/b]单栅极的结构使离子被加速到最大能量所需要的时间为飞行时间的十分之几,而由于脉冲控制栅极和脉冲加速栅极构成的双栅极的时间只是飞行时间的百分之几,这样,就初始能量的差异对分辨率影响而言,后者是减小了。[b]2、延迟引出技术(Delay Extraction, DE)[/b] 这一技术是AB Sciex公司的专利, 据称可以提高分辨率1?3倍。它的原理是让离子产生后在源内延迟片刻,然后给予脉冲引出到飞行区。此时,靶极(指离子产生处)与栅极是相同的电位而处于无场状态初始速度稍大的离子离耙极远,离栅极近;初始速度小辟则相反。一旦延迟结束,离栅极近的离子受到栅极脉冲加速的能量要稍低于离栅极远的离子,这样,因为初始速度不 同的相同质荷比离子得到了补偿。DE技术不仅改善了初始能量的差异,也有助于减小 回转时间的影响,分辨率的提高也必然改善精确质量测定的准确度。[b]3、脉冲场聚焦[/b] 这是减小回转时间的一种解决方法。[b]4、反射式TOF[/b] 经第一级TOF飞行,离子进入称为反射器的离子镜,离子被反射以后在第二级收集器上被检测。如果单用第一级检测器,这就是线性TOF,而经反射以后,对于空间位置和初始速度上的色散都能获得补偿。如此减小相同质荷比的离子在动能上的差异而达到飞行时间上的一致性,由此提高了分辨。反射式TOF结构很紧凑,反射阶段的飞行距离要比线性阶段的飞行时间来得短,但是分辨率远远高于线性TOF。这是因为反射器是一个均匀的电场,对于相同质荷比的离子,若初始能量大的则进人反射器区域的路径要长,飞行时间要多一些;若初始能量小的则进入反射器的路径要短,飞行时间要少一些。本来在线性TOF阶段,初始能量大的飞行时间要小于初始能量小的,现在经过反射器阶段后,前者和后者都在时间上得到纠正,所以,使用反射TOF能够使初始能量有差异的相同质荷比离子几乎同时到达第二个检测器。实际上,位置上的色散也是反映在获得加速能童上的差异并导致最终在飞行时间上差异,因而反射式TOF也能将其补偿。下图是使用 AB Sciex 公司的 Super Voyager—DE STR MALD—TOF 仪上获得细胞色素C(cytochrome C)的质谱图,其分辨率达到28000 (FWHM)。增加反射式 TOF的飞行长度可以提高分辨率,但对线性TOF来说行不通。这是因为初始能量的色散在增加飞行长度后差异会变得更大,但在反射式TOF中是在时间上得到了补偿,如同磁质谱仪的双聚焦仪器在空间上进行的补偿那样。当离子初始能量的差异得到显著减小后,仪器的分辨率将由电器稳定性和检测器的 性能所决定。要说明的是,在讨论MALDI源 的时候,离不开TOFMS的结合,但是在这里讨 论TOFMS的时候,不必将离子源限定在MAL-DI, 这意味着TOFMS可以配用电喷雾的离子源,即ESI —TOFMS进行分析。[img=image.png,302,300]https://i4.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643164929914874.png[/img]TOF分析器具有大的质量测定范围(通常可达50万u,个别的甚至更高)、高的灵敏度 (肽或蛋白质测定的Fmol量级)、高分辨率的精确质量测定[精度(5~10) X10[sup]-[/sup][sup]6[/sup]],再加上仪器结构简单和操作方便,因而具有很大的应用潜力(提高外标法的精确质量测定将有更大的竞争能力)。[b]二、源后分解(PSD)[/b]如同磁质谱的无场漂移区产生亚稳离子那样,当离开离子源的离子在很长的距离中 飞行,有些离子在飞行时间内发生碎裂反应。碎裂后的子离子基本上按前体母离子的速 度飞行,因此到达检测器的时间是与其母离子相同的。对于TOF仪器测出这种亚稳峰 的原理作如下说明:当离子进PSD (post -source decay)反射器,受到静电镜的推斥而转向第二个检测器。正常的母离子(m1)具有速度v1的全加速能量,而亚稳峰具有速度v1,但具有全加速的m2/m1能量,因此推斥它只需要低于全加速的能量。显然,正常的母离子m1和正常的子离子(m2)能够深入静电镜,而亚稳峰m*则不会深入,这意味着亚稳离子先到达第二检测器,随后才是正常的母离子 (m1)。静电镜的正常设置是聚焦正常母离子(m1),对亚稳峰m*来说处于去焦状态。 当降低反射器电压至m2/m1使亚稳离子此时能够到达静电镜的深处,即达到如同正常母离子或者说所有全加速的离子的聚焦位置,这样,就能把亚稳峰聚焦到在第二个检测器上,而所有正常离子则不再发生反射而留在第一检测器内。可以设想正常母离子会在飞行区内发生许多碎裂反应,由此形成不同能量的亚稳离子,设置不同的反射镜电压,就可以获得母离子m1的所有亚稳跃迁。这里需要说明的是,单纯依靠m2/m1值的调整测出的亚稳离子还有其不确定性。因为一个化合物可能有各种不同的母离子的亚稳跃迁,从理论 讲就可能存在m2/m1值相同又分属于不同的母一子离子对,所以PSD分析还应包括一个定时的离子选择器。它的位置在飞行的路径上,它允许让某一个前体离子通过,不允许不同时间到达的其他离子通过,这就确保了仅有这一前体离子产生的亚稳峰被检测

  • 实验分析仪器--质谱仪大气压化学电离源结构原理及特点

    [b]1.基本原理[/b]大气压化学电离源(atmospheric pressure chemical ionization,APCI)的结构与电喷雾电离源大致相同,不同之处在于APC喷嘴的下游放置一个针状放电电极,通过放电电极的高压放电,使空气中某些中性分子电离,产生H[sub]3[/sub]O[sup]+[/sup]、N[sub]2[/sub][sup]+[/sup]、O[sub]2[/sub][sup]+[/sup]和O[sup]+[/sup]等离子,溶剂分子也会被电离,这些离子与分析物分子进行离子-分子反应,使分析物分子离子化,这些反应过程包括由质子转移和电荷交换产生的正离子,质子脱离和电子捕获产生的负离子等。图1是大气压化学电离源的示意图。[img=image.png,500,299]https://i3.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167215913880.png[/img]图1 大气压化学电离源示意图[b]2.技术分类[/b]大气压化学电离源是一种场电离离子源,在常压下采用直流等离子体(DC plasma)作为初级的离子源,使得一般在负压下进行的离子-分子反应或电子-分子反应进行电离。[b]3.技术特点[/b]大气压化学电离源主要用来分析中等极性的化合物。有些分析物由于结构和极性方面的原因,用ESI不能产生足够强的离子,可以采用APCI方式增加离子产率,可以认为APCI是ESI的补充。APCI主要产生的是单电荷离子,所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。用这种电离源得到的质谱很少有碎片离子,主要是准分子离子

  • 【资料】质谱仪结构与工作原理

    质谱分析法主要是通过对样品的离子的质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。因此,质谱仪都必须有电离装置把样品电离为离子,有质量分析装置把不同质荷比的离子分开,经检测器检测之后可以得到样品的质谱图,由于有机样品,无机样品和同位素样品等具有不同形态、性质和不同的分析要求,所以,所用的电离装置、质量分析装置和检测装置有所不同。但是,不管是哪种类型的质谱仪,其基本组成是相同的。都包括离子源、质量分析器、检测器和真空系统。本节主要介绍有机质谱仪的基本结构和工作原理。 9.2.1.1 离子源(Ion source)   离子源的作用是将欲分析样品电离,得到带有样品信息的离子。质谱仪的离子源种类很多,现将主要的离子源介绍如下。 电子电离源(Electron Ionization EI) 电子电离源又称EI源,是应用最为广泛的离子源,它主要用于挥发性样品的电离。图9.1是电子电离源的原理图,由GC或直接进样杆进入的样品,以气体形式进入离子源,由灯丝F发出的电子与样品分子发生碰撞使样品分子电离。一般情况下,灯丝F与接收极T之间的电压为70伏,所有的标准质谱图都是在70ev下做出的。在70ev电子碰撞作用下,有机物分子可能被打掉一个电子形成分子离子,也可能会发生化学键的断裂形成碎片离子。由分子离子可以确定化合物分子量,由碎片离子可以得到化合物的结构。对于一些不稳定的化合物,在70ev的电子轰击下很难得到分子离子。为了得到分子量,可以采用1020ev的电子能量,不过此时仪器灵敏度将大大降低,需要加大样品的进样量。而且,得到的质谱图不再是标准质谱图。   离子源中进行的电离过程是很复杂的过程,有专门的理论对这些过程进行解释和描述。在电子轰击下,样品分子可能有四种不同途径形成离子: 样品分子被打掉一个电子形成分子离子。 分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子。 分子离子发生结构重排形成重排离子。 通过分子离子反应生成加合离子。   此外,还有同位素离子。这样,一个样品分子可以产生很多带有结构信息的离子,对这些离子进行质量分析和检测,可以得到具有样品信息的质谱图。   电子电离源主要适用于易挥发有机样品的电离,GC-MS联用仪中都有这种离子源。其优点是工作稳定可靠,结构信息丰富,有标准质谱图可以检索。缺点是只适用于易汽化的有机物样品分析,并且,对有些化合物得不到分子离子。 化学电离源(Chemical Ionization , EI )。   有些化合物稳定性差,用EI方式不易得到分子离子,因而也就得不到分子量。为了得到分子量可以采用CI电离方式。CI和EI在结构上没有多大差别。或者说主体部件是共用的。其主要差别是CI源工作过程中要引进一种反应气体。反应气体可以是甲烷、异丁烷、氨等。反应气的量比样品气要大得多。灯丝发出的电子首先将反应气电离,然后反应气离子与样品分子进行离子-分子反应,并使样品气电离。现以甲烷作为反应气,说明化学电离的过程。在电子轰击下,甲烷首先被电离: CH4+e CH4+ + CH3+ + CH2+ + CH++ C+ + H+ 甲烷离子与分子进行反应,生成加合离子: CH4+ + CH4 CH5+ + CH3 CH3 + + CH4 C2H5+ + H2 加合离子与样品分子反应: CH5+ + XH XH2+ + CH4 C2H5+ + XH X+ +C2H6   生成的XH2+ 和 X+ 比样品分子XH多一个H或少一个H,可表示为(M1),称为准分子离子。事实上,以甲烷作为反应气,除(M+1)+之外,还可能出现(M+17)+,(M+29)+ 等离子,同时还出现大量的碎片离子。化学电离源是一种软电离方式,有些用EI方式得不到分子离子的样品,改用CI后可以得到准分子离子,因而可以求得分子量。对于含有很强的吸电子基团的化合物,检测负离子的灵敏度远高于正离子的灵敏度,因此,CI源一般都有正CI和负CI,可以根据样品情况进行选择。由于CI得到的质谱不是标准质谱,所以不能进行库检索。   EI和CI源主要用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]-质谱联用仪,适用于易汽化的有机物样品分析。快原子轰击源(Fast Atomic bombardment, FAB)  是另一种常用的离子源,它主要用于极性强、分子量大的样品分析。其工作原理如图9.2所示:   氩气在电离室依靠放电产生氩离子,高能氩离子经电荷交换得到高能氩原子流,氩原子打在样品上产生样品离子。样品置于涂有底物(如甘油)的靶上。靶材为铜,原子氩打在样品上使其电离后进入真空,并在电场作用下进入分析器。电离过程中不必加热气化,因此适合于分析大分子量、难气化、热稳定性差的样品。例如肽类、低聚糖、天然抗生素、有机金属络合物等。FAB源得到的质谱不仅有较强的准分子离子峰,而且有较丰富的结构信息。但是,它与EI源得到的质谱图很不相同。其一是它的分子量信息不是分子离子峰M,而往往是(M+H)+或(M+Na)+等准分子离子峰;其二是碎片峰比EI谱要少。  FAB源主要用于磁式双聚焦质谱仪。 4.电喷雾源(Electron spray Ionization,ESI)   ESI是近年来出现的一种新的电离方式。它主要应用于液相色谱-质谱联用仪。它既作为液相色谱和质谱仪之间的接口装置,同时又是电离装置。它的主要部件是一个多层套管组成的电喷雾喷咀。最内层是液相色谱流出物,外层是喷射气,喷射气常采用大流量的氮气,其作用是使喷出的液体容易分散成微滴。另外,在喷嘴的斜前方还有一个补助气喷咀,补助气的作用是使微滴的溶剂快速蒸发。在微滴蒸发过程中表面电荷密度逐渐增大,当增大到某个临界值时,离子就可以从表面蒸发出来。离子产生后,借助于喷咀与锥孔之间的电压,穿过取样孔进入分析器(见图9.3)。演示动画(请点击画面)   加到喷嘴上的电压可以是正,也可以是负。通过调节极性,可以得到正或负离子的质谱。其中值得一提的是电喷雾喷嘴的角度,如果喷嘴正对取样孔,则取样孔易堵塞。因此,有的电喷雾喷嘴设计成喷射方向与取样孔不在一条线上,而错开一定角度。这样溶剂雾滴不会直接喷到取样孔上,使取样孔比较干净,不易堵塞。产生的离子靠电场的作用引入取样孔,进入分析器。   电喷雾电离源是一种软电离方式,即便是分子量大,稳定性差的化合物,也不会在电离过程中发生分解,它适合于分析极性强的大分子有机化合物,如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。这样,一个分子量为10000Da的分子若带有10个电荷,则其质荷比只有1000Da,进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。根据这一特点,目前采用电喷雾电离,可以测量分子量在300000Da以上的蛋白质。图9.4是由电喷雾电离源得到的肌红蛋白的质谱图: 5.大气压化学电离源(Atmospheric pressure chemical Ionization, APCI)   它的结构与电喷雾源大致相同,不同之处在于APCI喷咀的下游放置一个针状放电电极,通过放电电极的高压放电,使空气中某些中性分子电离,产生H3O+,N2+,O2+ 和O+ 等离子,溶剂分子也会被电离,这些离子与分析物分子进行离子-分子反应,使分析物分子离子化,这些反应过程包括由质子转移和电荷交换产生正离子,质子脱离和电子捕获产生负离子等。图9.5是大气压化学电离源的示意图:   大气压化学电离源主要用来分析中等极性的化合物。有些分析物由于结构和极性方面的原因,用ESI不能产生足够强的离子,可以采用APCI方式增加离子产率,可以认为APCI是ESI的补充。APCI主要产生的是单电荷离子,所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。用这种电离源得到的质谱很少有碎片离子,主要是准分子离子。  以上两种电离源主要用于液相色谱-质谱联用仪。

  • 【原创大赛】质谱定性:结构式和免费解析工具

    【原创大赛】质谱定性:结构式和免费解析工具

    [align=center][b][font=宋体][size=14px]质谱定性:结构式和免费解析工具[/size][/font][/b][/align][font=宋体]在实际分析中,有机化合物的主要组成元素为[/font]CNOSP[font=宋体]且化合价≥[/font]2[font=宋体],原子之间连接形式丰富多样,如何确定原子之间的连接方式,解析化合物结构并得出结构式是鉴定化合物的关键。分析化学通过光谱、波谱和质谱等多种技术手段确定化合物结构。对于质谱技术,在《质谱定性:分子式及免费资源和工具》我们谈到质谱通过测量分子量定性化合物,高分辨高精度质谱数据在一定条件下可以计算出分子式,对于结构式,质谱技术通过把化合物分子“碎片化”并测量这些碎片化的质量来鉴定物质或者推测化合物结构,[b]这部分我们讨论质谱定性解析结构式和免费的解析工具,主要介绍免费的网络资源[/b]。[/font][font=宋体]限于篇幅,本文集中讨论论坛大家的关注热点,主要内容如下:[/font]1[font=宋体]讨论大家比较关注的[b]小分子[/b],质谱技术主要指的是[/font]ESI/APCI[font=宋体](常规大气压电离)—[/font]MS/MS[font=宋体](串联质谱)技术;[/font]2[font=宋体]讨论多级谱图(主[b]要是二级谱图[/b],但不讨论二级技术如:[/font]CID[font=宋体]、[/font]HCD[font=宋体]、[/font]ECD[font=宋体])的解析及未知物质的鉴定,对信号的处理及数据统计分析不讨论。[/font][b]1[font=宋体]多级质谱技术鉴定化合物策略[/font][/b][font=宋体]质谱主要测定的是质量,如果只能得到化合物的质量(即质谱图上的分子离子峰),在没有其它数据作支撑的情况下,即使提高测量的精度,符合分子量要求的化合物数量随着分子量增加急剧增加;现代化学认为化合物的分子结构(化学键和功能团)决定了化合物的性质和用途,对同一名义分子量化合物知道元素组成仅仅是完成最粗浅的测量(以上内容有兴趣了解的请参阅论坛帖子:质谱定性:分子式及免费资源和工具[/font][url]https://bbs.instrument.com.cn/topic/7560694[/url][font=宋体])。因此,用质谱技术来分析化合物结构比测量分子量意义更加重大。[/font][font=宋体]多亏了在质谱分析中,大家发现给化合物能量,会解离化合物结构,产生“碎片”。这些碎片信息和化合物结构直接相关。不同的碎片质量和信号强度组成了质[b][color=red]“谱”[/color][/b],质谱和光谱一样成了化合物的[color=red]指纹[/color],具有结构特异性,解析指纹进一步通过指纹鉴定化合物([/font]CompoundIdentification[font=宋体])成为质谱学的基本研究方向。[/font][font=宋体]质谱产生“碎片”能力为质谱的多级质谱能力,现代串联质谱不论是时间串联和空间串联常用的技术为[/font]MS/MS(MS2[font=宋体]二级质谱图[/font])[font=宋体],对于三级以上谱图因为仪器功能或者操作难度使用不普遍。电子攻击源([/font]EI[font=宋体]源)质谱一次给的能量要有些“富余”,除了分子离子峰,也会产生丰富的碎片信息,有的时候有些种类化合物甚至找不到分子离子峰。对于带碎片的质谱图(二级及以上质谱图),化合物的鉴定有以下策略:([/font]1[font=宋体])基于碎片产生的规则解析。在对一系列纯的化合物进行质谱分析后,发现相似的化合物有相似的碎片模式,通过总结发现了一些规律:奇偶电子、[/font]N[font=宋体]律、丢失重排还有不同化学功能团的碎裂等(这部分可以温习大学分析化学质谱课程),对于有经验的人员加上一定的目标化合物背景信息,可以对碎片进行比较好的解析,目前有些商品化软件如[/font][i]Mass Frontier[/i][font=宋体]才取类似基于碎片产生机制的软件专家系统辅助解析质谱。([/font]2[font=宋体])基于数据库搜索。基于碎片产生的规则,需要很强的经验,工作量挺大的,而且犯错的可能性挺大,如果我有足够数量的化合物,而且化合物纯度足够,我把这些化合物都预先在固定的仪器种类固定的实验条件下实验获得谱图并整理成数据库,在后续质谱实验拿获得质谱图与前期数据库进行比对来鉴定确认化合物。数据库搜索比对的算法(即打分方法)最经典的是把谱图向量化,计算两个向量化谱图的[/font]cos[font=宋体]值(参见论坛帖子:二极管阵列检测器与峰纯度分析[/font][url]https://bbs.instrument.com.cn/topic/4302951[/url][font=宋体]),分值越高,可能性越高。打分算法是质谱解析软件的重要组成,它关系着计算时间[/font]FDR[font=宋体],这些年新的打分算法发展很快。因为我不懂这里就不讨论了。目前大家使用最多的数据库有[/font]NIST[font=宋体]和[/font]Wiley[font=宋体]的[/font]EI[font=宋体]电离源数据库用于匹配[/font]GCMS[font=宋体]实验数据搜索,[/font]NIST[font=宋体]最新发布的[/font]2020[font=宋体]数据库包含了[/font]350643[font=宋体]张[/font]EI[font=宋体]谱图,有意思的是[/font]NIST[font=宋体]谱图收费,而搜库软件免费。对[/font]MS/MS[font=宋体]数据库,[/font]NIST[font=宋体]收录了[/font]652000[font=宋体]张谱图(很多事多肽),别的收录[/font]MS/MS[font=宋体]谱图库信息资源有[/font]MassBank[font=宋体],[/font]METLIN[font=宋体],[/font] Madison[font=宋体],[/font]MetabolomicsConsortium Database (MMCD)[font=宋体]等。[/font][b][font=宋体]搜库是质谱鉴定化合物最便捷最有效的方式,但是这种策略在[/font]MS/MS[font=宋体]分析小分子却遇到了极大困难。[/font][/b][font=宋体]首先,高质量的可重复的谱图不容易获得,其主要原因是质谱仪器多样。以[/font]EI[font=宋体]源为代表的[/font]GC-MS[font=宋体]技术电离能量固定,质量分析器绝大部分是四级杆(近些年也有[/font]QQQ[font=宋体],[/font]QTOF,Orbitrap[font=宋体]的高端[/font]GCMS[font=宋体]),谱图在不同实验室的可重复性较好,与之对应的是[/font]ESI/APCI[font=宋体]——[/font]MS/MS[font=宋体]技术质量分析器种类丰富,串联质谱的不同质量分析器组合更是眼花缭乱,产生[/font]MS/MS[font=宋体]碎片技术也是种类繁多,即使是同一种[/font]CID[font=宋体]碎裂技术,各家仪器公司设计的碰撞池和不同的碰撞能量标定也千差万别,[/font]CID[font=宋体]在不同质量分析器产生的碎片差别也会很大(如在[/font]QQQ[font=宋体]和离子阱同一化合物碎片离子差别较大;其次,相比蛋白质组学主要分析对象——多肽,小分子的结构预测和谱图预测非常困难,因为可以死磕蛋白质的基本结构肽键及氨基酸残基,加上有基因组学对蛋白质序列有很强的指导标定,所以搜库对以[/font]MS/MS[font=宋体]技术为基础的蛋白质组学也是很方便实用的,小分子结构千变万化,也没有什么资料可以预判结构,在没有相关背景信息时候,解析谱图,鉴定小分子基本上是连蒙带猜,可信度自己把握。[/font][b][font=宋体]解决以上问题的方案是把搜库和结构解析结合发展信息学工具[/font][/b][font=宋体]。扩大搜索化合物数据库([color=red]不是质谱图库[/color])范围,如[/font]PubChem[font=宋体],[/font]KEGG[font=宋体]等数据库,检索的主要参数是分子量;对于结构解析,化学信息学发展让直接计算([/font]in silico[font=宋体])碎片成为可能,通过计算的碎片与实际质谱数据匹配打分,解析鉴定化合物。在处理计算化合物[/font]MS/MS[font=宋体]碎片过程中,不同研究者和课题组有不同的处理方案,有的采用人工智能和机器学习方案对既有数据进行挖掘总结,形成算法解析匹配碎片离子,有的对既有化合物结构采用图论的方式,结合化学键能理论,把化合物分解成理论上碎片,有的从特征中性丢失片段([/font]MS/MS[font=宋体]中性丢失信息比[/font]EI[font=宋体]质谱丰富)、大碎片产生模式等把小分子进行分类,预测谱图,交叉验证。[b]在这些信息学工具发展过程中,提出了碎片树([/b][/font][b]Fragmentation trees[font=宋体],不同于基于多级质谱的碎片树)力求对所有碎片精心解析,同时也要发展具有特色的打分系统,提高鉴定成功率。[/font][/b][font=宋体]化学信息学在[/font]MS/MS[font=宋体]解析方面发展多年,有多重商业或者免费的软件,基于使用方便,我向大家推荐几款基于[/font]WEB[font=宋体]的信息学工具。[/font]2[b][font=宋体]基于[/font]WEB[font=宋体]的免费[/font]MS/MS[font=宋体]分析工具[/font][/b]2.1[size=14px] MetFrg [/size][font=宋体]发布于[/font]2010[font=宋体]年,是第一个结合搜库和串联质谱碎片预测技术鉴定小分子的软件,有[/font]WEB[font=宋体]版本和程序版本,[/font]WEB[font=宋体]网页地址:[/font][url=https://msbi.ipb-halle.de/MetFragBeta/%20%EF%BC%8C2016]https://msbi.ipb-halle.de/MetFragBeta/[font=宋体],[/font]2016[/url][font=宋体]更新了新的版本。我们以诺氟沙星和诺美沙星(二者[/font]MS/MS[font=宋体]谱图见图[/font]1[font=宋体])为例简单介绍使用过程,主要界面见图[/font]2[font=宋体],第一部分是化合物数据库搜索([/font][color=#00B050]Database Setting[/color][font=宋体]),一般建议选择比较大的数据库如[/font]Pubchem[font=宋体],增加搜索范围,也可以搜索自己比较熟悉的数据库,如[/font]LipidMaps[font=宋体],减少搜索范围,数据库越大,搜索计算时间越长。在[/font][color=#00B050]Parent Ion[/color][font=宋体]输入一级质谱分子量[/font]([font=宋体]诺氟沙星[/font]320.140429)[font=宋体],选择加和离子形式[/font]([M+H]+)[font=宋体],点击[/font][color=#00B050]Calculate[/color],[font=宋体]页面会自动就算[/font]Neutral Mass[font=宋体],输入质量准确度(默认为[/font]5ppm[font=宋体],建议不要低于[/font]10ppm[font=宋体]),点击[/font][color=#00B050]Retrieve Candidates[/color],[font=宋体]后台搜索选择的数据库,如果只有[/font]1[font=宋体]个选项,化学式[/font]Formula[font=宋体]会出现,在我们例子中共有[/font]9795[font=宋体]个候选化合物。点击[/font]DownloadCandiate[font=宋体]可以下载结果。[/font][img=,690,279]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291101157581_2325_2265735_3.jpg!w690x279.jpg[/img][font=宋体]图[/font]1. [font=宋体]诺氟沙星和诺美沙星[/font]MS/MSZ[font=宋体]质谱图。仪器[/font]LTQ-Orbitrap XL [font=宋体],[/font]ESI[font=宋体]电离源,[/font]HCD[font=宋体]碎裂模式。[/font][font=宋体]完成第一部分后,进入网页的第二部分碎片匹配注释([/font]FragmentationSetting & Processing[font=宋体])。左边的搜索条件同第一部分,其中[/font][color=#00b050]Tree Depth[/color][font=宋体]是碎片树([/font]Fragmentation trees[font=宋体])的层级,默认[/font]2[font=宋体],碎片离子较少可以选择[/font]1[font=宋体]。右边输入[/font][color=#00b050]MS/MS Peak list[/color][font=宋体],最多可以输入[/font]40[font=宋体]个碎片,一般选择[/font]S/N[font=宋体]大于[/font]3[font=宋体]的峰(诺氟沙星输入[/font]6[font=宋体]个碎片峰,其中一个为分子离子峰),可以[b]把[/b][/font][b]excel[font=宋体]数据直接复制进框[/font][/b][font=宋体],点击[/font][color=#00b050]Process Candidates[/color][font=宋体]。后台开始计算,第一部分候选结果越多计算时间越久,计算完毕,显示结果,共匹配到[/font]9469[font=&]个候选化合物。下拉[/font]WEB[font=&]页面,显示结果(图[/font]3[font=&]),结构式,命名等信息列表,其中倒数第二列[/font][color=#00b050]FinalScore[/color][font=宋体]显示打分情况,最高分为[/font]1[font=宋体],分数越高,可信度越高。在最后一列[/font]Details[font=宋体]点击[/font]Fragments[font=宋体],会弹出窗口显示碎片峰的归属注释,按照分子量从小到大排列,断裂片段显示为绿色(图[/font]4[font=&])。[/font][font=&][img=,690,431]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291103044054_6384_2265735_3.jpg!w690x431.jpg[/img][/font][font=宋体]图[/font]2 MetFrg WEB[font=宋体]使用界面(已经输入诺氟沙星质谱结果数据)[/font][font=宋体][img=,690,431]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291104030596_917_2265735_3.jpg!w690x431.jpg[/img][/font][font=宋体][font=宋体]图[/font]3 MetFrg WEB[font=宋体]诺氟沙星质谱图计算结果[/font][/font][font=宋体][img=,690,431]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291104312661_8999_2265735_3.jpg!w690x431.jpg[/img][/font][font=宋体][font=宋体]图[/font]4 MetFrg WEB [font=宋体]质谱图碎片峰注释结果[/font][/font][font=宋体][font=宋体]从输出结果显示测定分子是第[/font]29[font=宋体]个候选化合物,打分也很高,说明[/font]MetFrg[font=宋体]工具需要进一步优化。在诺美沙星的分析中,我们设定相同的分析参数,但是[/font]MS/MS[font=&]碎片更丰富,[/font]9[font=&]个碎片峰,候选化合物从[/font]8875[font=&]减少到[/font]8707[font=&](图[/font]5A[font=&]),但是目标候选化合物在第[/font]16[font=&]位,所以提高碎片的种类对鉴定结果具有重要意义。[/font][/font][font=宋体][img=,690,852]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291106411933_5743_2265735_3.jpg!w690x852.jpg[/img][/font][font=宋体][font=宋体]图[/font]5 [font=宋体]诺美沙星[/font]MetFrg分析结果[/font][font=宋体][/font][font=宋体]2.2[size=14px]CFM-ID[/size][font=宋体]相比[/font]MetFrg,CFM[font=宋体]对[/font]MS/MS[font=宋体]谱图数据要求更高,要[b]求提供低中高碎裂电压的[/b][/font][b]MS/MS[font=宋体]谱图[/font][/b][font=&]。[/font]WEB[font=宋体]地址为[/font][url]http://cfmid.wishartlab.com/[/url][font=宋体],目前版本为[/font]3.0([font=宋体]新版本强化了对脂类的谱图计算和鉴定[/font])[font=宋体],主要功能分三大部分(图[/font]6[font=宋体])[/font]:[color=#00b050] Spectra Prediction[/color]([font=&]谱图预测[/font])[font=宋体]、[/font][color=#00b050]PeakAssignment[/color][font=宋体](峰注释)和[/font][color=#00b050]CompoundIdentification[/color][font=宋体](化合物鉴定),点击页面功能区[color=#00b050]☆[/color][/font][color=#00b050]Utilities[/color][font=宋体],可以到达各个功能应用模块。[/font]CFM-ID[font=宋体]比[/font]MetFrg[font=宋体]在质谱图处理更加专业,区分[/font]EI[font=宋体]和[/font]ESI[font=宋体]源,对[/font]MS/MS[font=宋体]质谱图获得、模拟计算和比对更加侧重实际实验,在物质鉴定模块,它所应用的数据库如[/font]HDMB[font=宋体]、[/font]NIST[font=宋体]、[/font]DrugBank[font=宋体]等都是质谱图数据库,做的有“图”可依,鉴定过程更加接近商业化[/font]GCMS[font=宋体]过程,对于有准确度要求,更专业的用户,我更加推荐[/font]CFM-ID[font=宋体]。[/font][/font][font=宋体][/font][img=,690,358]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291110415660_6534_2265735_3.jpg!w690x358.jpg[/img][font=宋体]图[/font]6 CFM-ID WEB[font=宋体]界面。[/font][font=宋体][size=14px]以双硬脂酸磷脂酰乙醇胺([/size][/font][font='Calibri',sans-serif][size=14px]DSPE[/size][/font][size=14px])为例,获取不同碎裂能量谱图后计算,对碎片峰注释,结果如图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7[/size][/font][size=14px],输入不同碎裂能量的[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]MS/MS[/size][/font][size=14px]碎片峰(图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7A[/size][/font][size=14px]),点击运行后,输出重新绘制的[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]MS/MS[/size][/font][size=14px]图,点击峰,弹窗会碎片峰的结构信息(图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7B[/size][/font][size=14px])[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px],[/size][/font][size=14px]后续会有碎片峰(质量从小到大)的列表代码信息及打分(图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7C[/size][/font][size=14px]),最后是代码所指的结构式列表(图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7D[/size][/font][size=14px])。如果把图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7A[/size][/font][size=14px]检索的质量误差缩小,检索的碎片匹配会更少,打分越高(对比图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7C[/size][/font][size=14px]和图[/size][font='Calibri',sans-serif][size=14px]7E[/size][/font][size=14px])。[/size][img=,690,403]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291111211908_5136_2265735_3.jpg!w690x403.jpg[/img][font=宋体]图[/font]7 CFM-ID MS/MS[font=宋体]谱图注释功能。[/font]2.3 [font=宋体]质量测定的精度提高了搜索与计算碎片的匹配度,[/font][size=14px]CSI: FingerID[/size][font=宋体]对质量精度要求更高,与前两个免费资源相比,在输入分子离子峰时,还要求输入所有同位素峰的质量即相对强度(图[/font]8[font=宋体]红框部分),从而更加精确的计算分子式([/font]fourmula[font=宋体]),力求做到元素精确。[/font]CSI: FingerID[font=宋体]的[/font]WEB[font=宋体]网址为[/font][url]https://www.csi-fingerid.uni-jena.de/[/url][font=宋体],界面逻辑性很好数据输入,分子式到结构式,值得一提的是[/font]CSI: FingerID[font=宋体]支持多级质谱([/font]MS[sup]n[/sup][font=宋体])输入(图[/font]8[font=宋体]绿框部分),算法是以[/font]QTOF[font=宋体]的数据为基本数据采用机器学习获得,鉴定比较精准,但是有局限性。值得一提的是软件版本是[/font]SIRIUS,[font=宋体]功能非常强大,提供多种模式计算分子式,保证了结构鉴定的准确度。[/font][img=,690,365]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/07/202007291112077367_4334_2265735_3.jpg!w690x365.jpg[/img][font=宋体]图[/font]8 CSI: FingerID WEB[font=宋体]界面。[/font]3[font=宋体]总结[/font] [font=宋体]([/font]1[font=宋体])分子式是结构式的前提,在使用信息学工具时候,分子离子峰的质量峰是第一要输入的参数,要求质谱数据高准确度高分辨率(详细请参阅论坛帖子:质谱定性:分子式及免费资源和工具[/font][url]https://bbs.instrument.com.cn/topic/7560694[/url][font=宋体])。[/font][font=宋体]([/font]2[font=宋体])[/font][size=14px]MetFrg[/size][font=宋体]使用简便,数据库全,功能多,界面友好(我的最爱),鉴定准确度略低;[/font][size=14px]CFM-ID [/size][font=&]功能强大,[/font]EI[font=宋体]和[/font]ESI-MS/MS[font=宋体]谱图都可以运行,专业性强,在使用中对[/font]QTOF[font=宋体]数据有一定的偏好性,因为没有软件版,在使用中尤其是是有质谱图数据库检测常会抽风;[/font][size=14px]CSI: FingerID[/size][font=&]同样偏向[/font]QTOF[font=宋体]数据,页面设计逻辑性好,只奔着未知物鉴定的终极方向而去,功能稍显单一。[/font][font=宋体]([/font]3[font=宋体])不怕麻烦最好安装软件版本,[/font]WEB[font=宋体]因为浏览器和网络的原因,不是很稳定。[/font][font=宋体]([/font]4[font=宋体])条件允许最好自己建立数据库,三个都支持自建数据库,搜索效率更高,建立的数据库也是一笔宝贵资源。[/font][b][font=宋体]([/font]5[font=宋体])对立体异构的化合物,信息学工具目前没有好的解决方案,因为质谱鉴定立体异构体成功实验不够多(偶尔有成功的都发文章了),解析理论也不够充分。[/font][font=宋体]写在最后[/font]:[/b][font=宋体]疫情期间,有疫情发论文之争,我们测出来的病毒核酸序列是按照指定格式上传到国外生物信息学网站,也有美国对我们技术封锁新闻,华为的芯片设计软件是国外公司的,哈工大竟然被禁止使用[/font]MATLAB[font=宋体]……;个人,因为不能去公司上班,通过通信工具和同事交流并辅助“鉴定物质”,在使用国外数据库时,尤其是[/font]Pubmed[font=宋体]突然想到如果老美禁止我们登录他们的网站怎么办(奥巴马时期,因为美国政府停摆,有些公共服务网站服务器停摆了一周)。遂写了质谱定性系列帖子,期望可以引起对实验技术人员对数据整理及相关信息学研究的重视。[/font][font=宋体]帖子的内容大部分来自和同事的问答,限于篇幅,也为了增加可读性,删减了大量内容,在四月中旬上班补充了谱图,质谱定性[/font]-[font=宋体]分子式及免费资源在[/font]5[font=宋体]月底完成,剩下的准备[/font]10[font=宋体]月底之前完成,[/font]6[font=宋体]月底看到回帖有网友想看到谱图解析及鉴定的后续,在努力赶工完成疫情加班落下的工作间隙,匆忙在[/font]7[font=宋体]月份尾巴把第二部分写完。[/font][font=宋体][size=14px]大数据时代,数据就是知识,数据就是财富,我们有丰富的物质基础,期望我们有自己的数据库,有自己的信息学工具。[/size][/font]

  • 质谱图谱分析

    [color=#444444]最近做了一批小分子质谱,已经有推测的物质结构,就不知道怎么分析拿到的质谱图,求大神帮助,不胜感激。[/color]

  • 实验分析仪器--有机质谱仪电喷雾电离源结构原理及特点

    [b]1.基本原理[/b]一般认为当细小的雾滴从毛细管喷射出来时,就从毛细管口的高强电场中获得了大量的电荷,由于受电荷之间库仑力的作用,这些电荷均匀地分布在液滴的表面。当液滴被干燥去溶时,液滴体积逐渐减小,于是单位表面积上的电荷急剧增加,使得液滴不稳定而进行分裂,产生更细小的液滴。如果对新产生的液滴继续去溶,则将继续这种过程,直到产生稳定的单分子多电荷离子为止。为适应大流量样品需求,一般会使用雾化气(气动辅助雾化气)辅助雾化,电喷雾电离源(electrospray ionization,ESI)见图1,而没有使用雾化气的小流量电喷雾也常被称为纳升电喷雾(nano-ESI)。 [img=image.png,500,276]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643167255113989.png[/img]图1 电喷雾装置示意图[b]2.技术分类[/b]电喷雾电离是以电场作用为主的一种电离方法,待电离样品直接引入电场中形成离子。[b]3.技术特点[/b]电喷雾作为一种工业技术,很久以前就已用于工业生产,比如在工业上很早就开始用电喷雾来给汽车等上漆。当液体高速地从喷嘴喷射出来时,能够形成非常细小的带电液滴,如果提供的能量足够高时,还可以使液滴干燥去溶,进而形成气态分子离子。在ESI中,一般还利用切向的热气流来去溶,有时候也用多种方法进行联合去溶,能够得到更好的去溶效果。如果在酸性溶液中,一般形成(M+nH)[sup]n+[/sup]形式的多电荷阳离子;反之,如果具备去质子的条件,则形成(M-nH)[sup]n-[/sup]多电荷离子。在大分子中,这种电荷数量可以多达100以上,这种多电荷离子的形成大大降低了大分子的质荷比,并且根据峰的位置和相邻峰之间的间隔可以计算出分子的精确质量,非常有利于生物大分子的检测。因此,电喷雾在生命物质的结构分析中特别有意义。由于具有非常好的去溶、电离效率,使得ESI具有非同寻常的灵敏度,一般检出限在amol(10[sup]-18[/sup]mol)数量级。另外电喷雾在小分子分析中常能生成单电荷准分子离子,在用质谱-质谱分析混合物时,各组分的准分子离子经过碰撞(CID)得到二级质谱信息,其对结构鉴定也具有重要意义

  • 【讨论】未知化合物的质谱分析过程

    未知化合物的结构判定是一个复杂工程,四大波谱分析的综合运用也是必不可少的,质谱分析也扮演其中一个重要角色。如果您是这个化合物的合成者,现在有各种质谱可供选择,您认为未知化合物质谱分析的具体过程是怎么样的?怎样快速准确的完成这一分析任务? [color=#DC143C]感谢参与,参与有奖,好的回帖有更多加分。 谢绝灌水!请各位支持![/color]

  • 在分析中用质谱做定性问题??

    讨论一下影响二级质谱的因素欢迎大家分享一下你们 做 质谱定性方面的 经验。在分析中用质谱做定性,首先已经知道化合物的结构,分子量,1. 直接进样,分析母离子的形式以及碎片离子。2.用LC-MS,测定SIM和SRM模式。影响SRM和SIM 的因素有哪些呢???

  • 质谱分析法MS的工作原理

    [b]质谱分析法MS分析原理:[/b]分子在真空中被电子轰击,形成离子,通过电磁场按不同m/e的变化[b]提供的信息:[/b]分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度,提供分子量,元素组成及结构的信息FT-ICR质谱的分析器是一个具有均匀(超导)磁场的空腔,离子在垂直于磁场的圆形轨道上作回旋运动,回旋频率仅与磁场强度和离子的质荷比有关,因此可以分离不同质荷比的离子,并得到质荷比相关的图谱。

  • 质谱仪五大组成结构及作用

    [font=&][size=18px]质谱仪的组成:真空系统、进样系统、离子源或电离室、质量分析器、离子检测器。[/size][/font][font=&][size=18px]1、真空系统作用,是减少离子碰撞损失。若真空度低:大量氧会烧坏离子源的灯丝;会使本底增高,干扰质谱图;引起额外的离子-分子反应,改变裂解模型,使质谱解释复杂化;干扰离子源中电子束的正常调节;用作加速离子的几千伏高压会引起放电等。[/size][/font][font=&][size=18px]2、进样系统[/size][/font][font=&][size=18px]高效重复地将样品引入到离子源中并且不能造成真空度的降低。间歇式进样系统——气体及低沸点、易挥发的液体;直接探针进样——高沸点的液体、固体;色谱进样系统——有机化合物。[/size][/font][font=&][size=18px]3、离子源或电离室作用是使试样中的原子、分子电离成离子,其性能影响质谱仪的灵敏度和分辨率本领。电子电离源的特点:电离电压:70eV;加一小磁场增加电离几率;EI源电离效率高,碎片离子多,结构信息丰富,有标准化合物质谱库;结构简单,操作方便;样品在气态下电离,不能汽化的样品不能分析,主要用于气-质联用仪;有些样品得不到分子离子。[/size][/font][font=&][size=18px]4、质量分析器作用将离子源产生的离子按质荷比m/z的大小分开。[/size][/font][font=&][size=18px]5、离子检测器[/size][/font][font=&][size=18px]法拉第杯(直接电测法)离子流直接为金属电极所接收,并用电学方法记录离子流大小。二次电子倍增器(二次效应电测法) 一定能量的正离子打击阴极的表面,产生若干二次电子,然后用多级瓦片状的二次电极(或称打拿极)使二次电子不断倍增,后为阳极所检测。 二次电子倍增器的检测极限更低。好点的质谱会同时配备这两种检测器[/size][/font]

  • 质谱技术在抗体药物分析中的应用

    质谱技术是抗体药物分析最重要的技术手段之一。本文简述了抗体药物的发展和质谱技术的原理。对于质谱技术在抗体药物的分析中应用进行了归类整理,主要分为在一级结构和高级结构分析中的应用。抗体类药物是指含有抗体片段的蛋白类药物,所以在恶性肿瘤、自身免疫性疾病、心血管疾病、感染和器官移植排斥等重大疾病上得到了快速的发展,是当前生物药物领域增长最快的一类药物.1.抗体药物发展新趋势在生物药物领域,抗体药物占据着越来越重要的地位,全球销售排名前10位的药物中有6个为抗体药物,抗体药物按来源分类可以分为:鼠源单克隆抗体、人鼠嵌合抗体、人源化抗体和全人源抗体。目前,批准的单克隆抗体药物中,人源化单抗和全人源单抗数量已占据大多数。1.1 抗体药物偶联物(ADC)抗体药物偶联物(ADC)由单克隆抗体和小分子化合物两部分组成。通过抗体的靶向作用,ADC 的抗体部分和肿瘤细胞表面抗原特异性识别并结合,通过细胞内吞作用,将抗体和小分子化合物一起带进肿瘤细胞内部,释放出小分子化合物。这样既可以降低小分子药物的毒性,同时具有靶向结合的作用。已经上市的两个ADC 是Kadyla 和Adcetris。1.2 双特异性抗体(BsAb)双特异性抗体(BsAb)是含有两种特异性抗原结合位点的人工抗体,能在靶细胞和功能分子(细胞)之间架起桥梁,由于基因工程的发展,目前双特异性抗体已经研发出多种类型,主要类型有三功能双特异性抗体、IgG-scFv、三价双特异性分子、串联单链抗体(串联scFv)、DVD-Ig 等多种形式。2.质谱技术近年来质谱仪性能的显著改进主要基于开发出的两种离子化技术:一种是介质辅助的激光解吸/离子化技术。另一种是电喷雾离子化技术。由于这两种电离技术的出现,使原本只能检测小分子的质谱技术,可以运用于检测生物大分子。在过去质谱技术主要运用于对一级结构和序列的表征,而现在质谱技术越来越多地运用于高级结构的分析,而高级结构对于抗体药物的生物活性至关重要。3.质谱技术在抗体药物一级结构分析中的应用3.1 完整抗体药物精确分子量测定当得到抗体药物时,可以直接通过高分辨率的MALDI-TOF或者ESI-MS进行分子量的检测。通过对于脱糖后分子量的检测,可以对于抗体药物进行初步定性分析,并将可以作为药物常规放行的分析方法。对于脱糖前的抗体药物进行分析,可以得到抗体药物的糖基化类型的信息及糖基化水平的分布,对于快速了解生产工艺与药物质量的关系具有十分重要的意义。3.2 药物抗体偶联比(DAR)对于赖氨酸链接的抗体偶联药物,采用C4色谱柱及联用的质谱对去糖基化样品进行分析,根据偶联不同数目药物分子的质量数增加判断偶联数目。对于质谱测定的结果,不仅可以给出确切的药物抗体偶联比值,更能够给出链接不同个小分子药物的分布情况,及反应过程副产物空链接头的分布情况。3.3 肽图谱分析蛋白被特异酶切后的蛋白酶水解后得到的肽片段质量图谱。由于不同的抗体药物具有不同的氨基酸序列,蛋白质被酶水解后,产生的肽片段也各不相同,肽混合物的质量数具有唯一特征。可以通过LC-ESI-MS进行肽片段的一级质量数的鉴定,也可以通过LC-ESI-MS/MS对于每个肽片段进行进一步确证,提高肽图谱的准确性。3.4 翻译后修饰研究蛋白质的翻译后修饰(PTM)对于抗体药物的生物学功能十分重要。常见的翻译后修饰有:磷酸化、脱酰胺、甲硫氨酸氧化、糖基化修饰、N端焦谷氨酸环化,C端赖氨酸切除等。质谱分析仪检测蛋白和肽片段的分子量偏差,可以实现高灵敏、高通量和高精确地鉴别蛋白质的翻译后修饰的种类。3.5 N端氨基酸序列检测常规N端氨基酸检测用Edman降解法进行检测,但是抗体药物有时候会出现N 端环化的现象,在这种情况下用Edman降解法需要先对抗体进行去封闭处理,而直接使用质谱可以直接测出N端的氨基酸序列,同时可以检测出N端环化的相对比例。4.质谱技术在抗体药物高级结构分析中的应用4.1 氢/氘交换质谱(HDX-MS)常规的质谱只能获得蛋白的一级结构信息。氢/氘交换质谱(HDX-MS)可以进行蛋白质构象,溶液动力学和表位映射进行分析。在能够调查的蛋白质的高阶结构和动态结构技术中,HDX-MS已经证明适合单克隆抗体和单克隆抗体-抗原复合物的构象分析。4.2 离子淌度质谱法(IM-MS)离子淌度是根据蛋白的电荷和形状选择性分离的方法,可以区分相同分子量的蛋白和肽段,可用于检测蛋白的简单高级结构。4.3 高分辨率傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)高分辨率傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)能够检测最高质量数的质谱仪器,并且有着很高的分辨率。FTICR-MS 是目前被公认为是蛋白质组学研究的有力工具,特别是和完整的蛋白质鉴定和上/下调翻译后修饰(PTM)蛋白质的鉴定。

  • 《热分析质谱法》新书推荐

    《热分析质谱法》 作 者:陆昌伟,奚同庚编著 页数:306页 出版日期:2002 简介:本书系统地介绍热分析和质谱分析联用技术的原理、分析方法、仪器结构和参数选择,以及在材料科学、物理化学、热化学和热物理等领域中的应用。 欢迎下载:[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=18875]《热分析质谱法》[/url]

  • 【分享】蛋白质质谱分析研究进展

    蛋白质是生物体中含量最高,功能最重要的生物大分子,存在于所有生物细胞,约占细胞干质量的50%以上, 作为生命的物质基础之一,蛋白质在催化生命体内各种反应进行、调节代谢、抵御外来物质入侵及控制遗传信息等方面都起着至关重要的作用,因此蛋白质也是生命科学中极为重要的研究对象。关于蛋白质的分析研究,一直是化学家及生物学家极为关注的问题,其研究的内容主要包括分子量测定,氨基酸鉴定,蛋白质序列分析及立体化学分析等。随着生命科学的发展,仪器分析手段的更新,尤其是质谱分析技术的不断成熟,使这一领域的研究发展迅速。 自约翰.芬恩(JohnB.Fenn)和田中耕一(Koichi.Tanaka)发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法及发明了对生物大分子的质谱分析法以来,随着生命科学及生物技术的迅速发展,生物质谱目前已成为有机质谱中最活跃、最富生命力的前沿研究领域之一[1]。它的发展强有力地推动了人类基因组计划及其后基因组计划的提前完成和有力实施。质谱法已成为研究生物大分子特别是蛋白质研究的主要支撑技术之一,在对蛋白质结构分析的研究中占据了重要地位[2]。 1.质谱分析的特点 质谱分析用于蛋白质等生物活性分子的研究具有如下优点:很高的灵敏度能为亚微克级试样提供信息,能最有效地与色谱联用,适用于复杂体系中痕量物质的鉴定或结构测定,同时具有准确性、易操作性、快速性及很好的普适性。 2.质谱分析的方法 近年来涌现出较成功地用于生物大分子质谱分析的软电离技术主要有下列几种:1)电喷雾电离质谱;2)基质辅助激光解吸电离质谱;3)快原子轰击质谱;4)离子喷雾电离质谱;5)大气压电离质谱。在这些软电离技术中,以前面三种近年来研究得最多,应用得也最广泛[3]。 3.蛋白质的质谱分析 蛋自质是一条或多条肽链以特殊方式组合的生物大分子,复杂结构主要包括以肽链为基础的肽链线型序列[称为一级结构]及由肽链卷曲折叠而形成三维[称为二级,三级或四级]结构。目前质谱主要测定蛋自质一级结构包括分子量、肽链氨基酸排序及多肽或二硫键数目和位置。 3.1蛋白质的质谱分析原理 以往质谱(MS)仅用于小分子挥发物质的分析,由于新的离子化技术的出现,如介质辅助的激光解析/离子化、电喷雾离子化,各种新的质谱技术开始用于生物大分子的分析。其原理是:通过电离源将蛋白质分子转化为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]离子,然后利用质谱分析仪的电场、磁场将具有特定质量与电荷比值(M/Z值)的蛋白质离子分离开来,经过离子检测器收集分离的离子,确定离子的M/Z值,分析鉴定未知蛋白质。 3.2蛋白质和肽的序列分析 现代研究结果发现越来越多的小肽同蛋白质一样具有生物功能,建立具有特殊、高效的生物功能肽的肽库是现在的研究热点之一。因此需要高效率、高灵敏度的肽和蛋白质序列测定方法支持这些研究的进行。现有的肽和蛋白质测序方法包括N末端序列测定的化学方法Edman法、C末端酶解方法、C末端化学降解法等,这些方法都存在一些缺陷。例如作为肽和蛋白质序列测定标准方法的N末端氨基酸苯异硫氰酸酯(phenylisothiocyanate)PITC分析法(即Edman法,又称PTH法),测序速度较慢(50个氨基酸残基/天);样品用量较大(nmol级或几十pmol级);对样品纯度要求很高;对于修饰氨基酸残基往往会错误识别,而对N末端保护的肽链则无法测序[4]。C末端化学降解测序法则由于无法找到PITC这样理想的化学探针,其发展仍面临着很大的困难。在这种背景下,质谱由于很高的灵敏度、准确性、易操作性、快速性及很好的普适性而倍受科学家的广泛注意。在质谱测序中,灵敏度及准确性随分子量增大有明显降低,所以肽的序列分析比蛋白容易许多,许多研究也都是以肽作为分析对象进行的。近年来随着电喷雾电离质谱(electrospray ionisation,ESI)及基质辅助激光解吸质谱(matrix assisted laser desorption/ionization,MALDI)等质谱软电离技术的发展与完善,极性肽分子的分析成为可能,检测限下降到fmol级别,可测定分子量范围则高达100000Da,目前基质辅助的激光解吸电离飞行时间质谱法(MALDI TOF MS)已成为测定生物大分子尤其是蛋白质、多肽分子量和一级结构的有效工具,也是当今生命科学领域中重大课题——蛋白质组研究所必不可缺的关键技术之一 [5] 。目前在欧洲分子生物实验室(EMBL)及美国、瑞士等国的一些高校已建立了MALDI TOF MS蛋白质一级结构(序列)谱库,能为解析FAST谱图提供极大的帮助,并为确证分析结果提供可靠的依据[6]。

  • 【分享】质谱分析法应用

    [size=3][b][/b]  质谱是纯物质鉴定的最有力工具之一,其中包括相对分子量测定、化学式确定及结构鉴定等。[/size][size=3][b]  一、相对分子质量的测定[/b][/size][size=3]  利用质谱图上分子离子峰的m/z可以准确的确定该化合物的相对分子质量。一般说来,除同位素峰外,分子离子峰一定是质谱图上质量数最大的峰,它应该位于质谱图的最右端。但是,由于有些化合物的分子离子峰稳定性较差,分子离子峰很弱或不存在,给正确识别分子离子峰带来困难。因此,在判断分子离子峰时应注意以下问题。[/size][size=3][b]  (一)分子离子稳定性的一般规律[/b][/size][size=3]  分子离子的稳定性与分子结构有关。碳数较多,碳链较长(有例外)和有支链的分子,分裂几率较高,其分子离子峰的稳定性较低 具有π键的芳香族化合物和共轭。[/size][size=3][b]  ( 二)分子离子峰必须符合氮规律[/b][/size][size=3]  在只含有C、H、O、N的化合物中,含有偶数个(包括零)氮组成的化合物,其相对分子质量必为偶数 含有奇数个氮原子的化合物的相对分子量为奇数。这是因为在由C、H、O、N、S、P卤素等元素组成的化合物中,只有氮原子的化合价为奇数而质量数为偶数。这个规律称为"氮律"。不符合"氮律"的离子峰一定不是分子离子峰。[/size][size=3][b]  (三)利用碎片峰的合理性判断分子离子峰[/b][/size][size=3]  在离子源中,化合物分子电离后,分子离子可以裂解出游离基或中性分子等碎片。若裂解出一个• H或• CH3、H2O、C2H4碎片,对应的碎片峰为M-1、 M-15、M-18、M-28等,这叫做存在合理的碎片峰。若出现M-3至M-14,M-21至M-25范围内的碎片峰,称为不合理碎片峰,则说明分子离子峰的判断有错。表明试样中可能存在杂质或者把碎片峰错误判断为分子离子峰。表7-2中列出从分子离子中裂解的常见碎片。[/size][size=3]  表7-2 从分子离子中裂解的常见碎片[/size][size=3]  [b](四)利用同位素峰识别分子离子峰[/b][/size][size=3]  有些元素如35Cl、79Br、32S的同位素37Cl、81Br、34S相对丰度较大,其M+2同位素峰十分明显,通过M、M+2等质谱峰来推断分子离子峰,若分子中含一个氯原子时,M峰与M+2峰的强度比为3:1 若分子中含一个溴原子时M峰与M+2峰强度比为1:1,这是因为M峰与M+2同位素峰强度比与分子中同位素种类、丰度有关。总之,同位素离子峰的信息有助于分子离子峰的正确判断。[/size][size=3][b]  (五)由分子离子峰强度变化判断分子离子峰[/b][/size][size=3]  在电子轰击离子源(EI)中,适当降低电子轰击电压,分子离子裂解减少、碎片离子减少,则分子离子峰的强度应该增加 在上述措施下,若峰强度不增加,说明不是分子离子峰。逐步降低电子轰击电压,仔细观察m/z最大峰是否在所有离子峰中子后消失,若最后消失即为分子离子峰。[/size][size=3][b]  二、化学式的确定[/b][/size][size=3]  用质谱法确定有机化合物的化学式,一般是通过同位素峰相对强度法来确定。各元素具有一定天然丰度的同位素(见表7-1),从质谱图上测得分子离子峰M、同位素峰M+1和M+2的强度,并计算其(M+1)/M、(M+2)/M强度百分比,根据拜诺(Beynon J H)质谱数据表查出可能的化学式,再结合其他规律,确定化合物的化学式。[/size][size=3] [b] 例题:某化合物的质谱数据如下,试确定该化合物的化学式。[/b][/size][size=3]  m/z M(150) M+1(151) M+2(152)[/size][size=3]  与M强度比/% 100 9.9 0.9[/size][size=3]  下一页[/size][size=3]  第七章 质谱分析法[/size][size=3]  解:由M+(M)的质量数,可知此化合物的相对分子质量为150。M+2峰的强度百分比为0.9%,由表7-1可知,该化合物不含Cl、Br、S。查阅拜诺表可知,相对分子质量为150的化学式共有29个,其中M+1峰的强度百分比在9%-11%的化学式有如下7种:[/size][size=3]  此化合物相对分子质量为偶数,根据氮规律,应该排除②、④、⑥三个化学式 在剩下的四个化学式中,⑤化学式的M+1峰的强度百分比与9.9%最接近,M+2峰的强度百分比与0.9%也最接近。因此,该化合物的化学式应该是C9H10O2。[/size][size=3]  [b]三、结构式的确定[/b][/size][size=3]  在确定了未知化合物的相对分子质量和化学式以后,首先根据化学式计算该化合物的不饱和度,确定化合物化学式中双键和环的数目。然后,应该着重分析碎片离子峰、重排离子峰和亚稳离子峰,确定分子断裂方式,提出未知化合物结构单元和可能的结构。最后再用全部质谱数据复核结果。必要时应该考虑试样来源、物理化学性质以及红外、紫外、核磁共振等分析方法的波谱信息,确定未知化合物的结构式。[/size][size=3]  例题:某化合物分子式为C3H8O,其质谱图如图7-7所示。红外光谱数据表明在3640cm-1和1065~1015cm-1有尖而强的吸收峰,试解析该化合物的分子结构。[/size][size=3]  图7-7 C3H8O质谱图[/size][size=3]  解:分子的不饱和度为[/size][size=3]  说明化合物分子内的化学键皆是单键。在3640cm-1及1065~1015cm-1有强红外吸收峰,表明化合物属醇类。[/size][size=3]  由质谱图可知,m/z 60峰是分子离子峰,该化合物的相对分子质量为60。 由于m/z 59峰的出现,可能发生下述裂解:[/size][size=3]  m/z 42峰是由分子离子峰失去中性碎片H2O而生成的,其裂解反应的机理如下:[/size][size=3]  反应中有亚稳离子生成, ,这与质谱图中的亚稳离子峰的位置相符合。[/size][size=3]  基峰m/z 31是CH=碎片离子峰,断裂的机理为:[/size][size=3]  因此,该化合物为正丙醇,结构式为CH3-CH2-CH2-OH。[/size][size=3] [b] 四、质谱定量分析[/b][/size][size=3]  (一)无机痕量分析[/size][size=3]  火花源质谱仪可以分析无机固体试样,它已成为金属、合金、矿石和超导体中痕量元素分析的重要方法。通过离子峰相对强度的测量可进行质谱定量分析。该方法的特点是灵敏度高,对元素的检出限约为纳克每克数量级(ng• g-1)。由于质谱图简单,并且各元素峰强度大致相当,应用很方便。[/size][size=3]  (二)同位素的测定[/size][size=3]  质谱定量分析最早用于同位素丰度的研究。稳定的同位素可以用来"标记"各种化合物,例如确定氘苯C6D6的纯度,通常可用C6D6+与C6D5H+、 C6D4H2+等分子离子峰的相对强度进行定量分析。在考古学和矿物学研究中,应用同位素比测量法来确定岩石、化石和矿物年代。[/size][size=3]  (三)混合物中的定量分析[/size][size=3]  混合物的质谱定量分析,目前常用于多组分气体和石油中挥发性烷烃的分析。通过计算机求解数个联立方程,得到各组分的含量。该方法一次进样实现全分析,快速、灵敏。[/size]

  • 质谱质量分析器之间的区别?

    大家好:对于质谱质量分析器的选择方面我主要有以下疑问,可能有一些搞笑,希望有能之士帮忙解答一下。 飞行时间质谱:(1)分子量的范围?我们一般测量的范围为1000以下,不知道是不适用 (2)只能检测到母离子峰吗?是不是只能做一级质谱?没有碎片离子峰? (3)飞行时间质谱一般会和液相连接吗?有液质连用吗? (4)如果没有碎片信息,在结构推导上是不是比离子肼质谱要差一些 (5)我主要用来定性,安捷伦的工程师一直推荐飞行时间质谱定性,而不推荐离子肼,所以疑问重重。 离子肼质谱:(1)是不是因为假阳性结果太多,而面临淘汰危险。我不要花了大价钱结果没用两年就面临丢弃的危险。 (2)为什么现在厂家基本不怎么推荐。 (3)定性能力是不是不及飞行时间质谱(我是说对一个未知结构的样品)。 三重四极杆质谱:定量能力大家都认可,如果用来定性,是不是与单四极杆质谱差不多,没有优良的优势? 单四极杆:(1)可以得到母离子峰,可以作为化学合成定向推测,但分辨率是不不够好。 (2)用于定性,推测未知结构杂质是不是不行 (3)有碎片离子峰吗?我们买这台仪器的主要目的是:用于定性,用于合成中控定性,鉴定是否是目标合成物,初步推测药物降解的未知杂质结构,请问大家,哪种比较适合本公司呢?

  • 【求助】恳请版上达人帮忙分析下这个谱图的物质结构

    【求助】恳请版上达人帮忙分析下这个谱图的物质结构

    本人未从事过质谱方面的工作,现手头上有一张质谱图需要解析结构,自己能力有限,特向版上达人求教,恳请各位帮忙分析下物质结构。谢谢!谱图信息:该物质是我在做乳酸异丙酯合成过程中出现的一个副产物。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/08/201008191427_237459_1751116_3.jpg[/img]

  • 实验分析仪器--有机质谱的分类与应用

    有机质谱主要用于各种有机化合物的结构分析,它提供了有机化合物最直观的特征信息,即分子量及官能团碎片结构信息。在某些条件下,这些信息足以确定一个有机化合物的结构。此外,在高分辨条件下,将质谱信号通过计算机运算,还可以获知其元素组成。目前,有机质谱根据质量分析器工作原理主要分为四极杆质谱、离子阱质谱、飞行时间质谱及傅里叶变换离子回旋共振质谱,其中四极杆质谱及离子阴质谱为低分辨质谱,而飞行时间质谱及傅里叶变换离子回旋共振质谱为高分辨质谱;另外按照联用技术划分主要分为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]-质谱、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]-质谱、毛细管电泳-质谱及芯片质谱等。关于质谱质量分析器及联用技术的原理及特点等在后文有详细介绍,在此不一一赘述。有机质谱分析虽起步较晚,但发展十分迅速。由于与分离型仪器([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url])联用的成功,质谱已成为复杂混合物(包括天然产物、食品、药物、代谢产物、污染物等)成分分析的最有效工具。这些混合物的组分可多至数百个甚至上千个,含量也千差万别,用其他方法分析一般耗时耗力,有时则根本不可能进行。而用色谱-质谱联用法则可在较短的时间内对这些组分进行定性和定量分析。结合裂解方法,色谱-质谱联用甚至可以分析高分子样品的成分。20世纪80年代中期出现的电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI),这两种常压离子化电离技术所具有的高灵敏度和高质量检测范围使得在fmol(10[sup]-15[/sup]mol)乃至amol(10[sup]-18[/sup]mol)水平检测分子量高达几十万的生物大分子成为可能,从而开拓了有机质谱一个崭新的领域——生物质谱,促使质谱技术在生命科学领域获得广泛应用和发展。目前,有机质谱法应用于生物化学、生物医学领域的研究工作已成为质谱学发展的热点。用质谱技术分析核糖、核酸、多肽、蛋白质方面的许多成功的研究工作,都标志着它作为一种生化分析方法将占据重要的地位。此外,用质谱技术应用于医学疾病诊断及在法庭科学中的微量甚至痕量样品分析的研究工作也日趋显著。近年来,由于常压离子化技术的发展,有机质谱可直接分析气态、液态、胶体、组织等复杂基体样品,其应用得到了进一步的拓展

  • 二次离子质谱分析技术及其应用1

    1 二次离子质谱学发展简史... 42 SIMS的原理和仪器结构... 52.1 原理... 52.2 质谱分析器(质谱计) 62.2.1 磁质谱计... 72.2.2 四极质谱计... 72.2.3 飞行时间质谱计... 82.2.4 其他质量分析器... 102.3 SIMS仪器类型... 103 SIMS与其它表面分析技术的比较... 113.1 SIMS的主要优缺点... 113.2 与其它微分析技术比较... 134 SIMS的研究和应用... 144.1 元素及同位素分析... 144.2 颗粒物微分析研究... 164.3 团簇、聚合物分析及生物医学等方面的研究... 174.4 SIMS在化合物半导体材料分析中的应用... 194.4.1 常规分析... 204.4.2 最低测量极限... 214.4.3 高分辨率SIMS分析... 234.4.4 解剖分析... 245 SIMS的新进展... 256 几种新型号二次离子质谱仪采用的新技术... 26[url=http://bbs.in

  • 【原创】质谱分析

    [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=31120]飞行时间质谱分析技术的发展.pdf[/url][color=red]【由于该附件或图片违规,已被版主删除】[/color][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=31122]环烷酸结构组成的质谱分析方法.pdf[/url]

  • 质谱分析求助

    质谱分析求助

    [color=#444444]最近做一个化合物的合成,分子量745.26,产物结构如图,[/color][color=#444444]用硅胶柱分离,因为产物有颜色,所以从外观上看,分离效果还是不错的,[/color][color=#444444]所测质谱如下,分析半天也没弄出所以然,不知怎么回事,请各位高手帮忙分析下,看看是产物本身不对,还是怎么分析?谢谢[/color][color=#444444][img=,273,94]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910091426293365_6873_1843534_3.png!w273x94.jpg[/img][img=,600,403]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910091426296125_5812_1843534_3.png!w600x403.jpg[/img][/color]

  • 【求助】如何解释气相色谱质谱分析报告?

    如题,我是一色谱质谱方面的新手,以前对此很少接触,请教大家如何对获得的分析报告得出合理的解释(例如离子流、质谱曲线如何识别原子及其结构信息等),最好能够推荐些介绍基础知识的材料来学习学习!谢谢![em0813]

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