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[气相色谱] GCMS的那些事儿
浏览量:203 发布时间:2021-05-24
答案

《明朝那些事儿》以不失雅趣的通俗话语,将大明王朝波云诡谲的276年史诗画卷呈现给读者,让人读罢酣畅淋漓。今天,小编整理了一篇《GCMS的那些事儿》,以问答的形式给大家分享在GCMS使用过程中遇到的一些问题,一起来看看吧!

01 QEI离子源为什么常使用的电离能量是70eV?

答:对于EI离子源,我们知道常使用的电离能量为70eV,包括标准的质谱数据库收集的几十万张化合物的质谱图都是在70eV的EI离子源下生成的。下面就来说明一下,首先我们通过一个分子量为88的化合物质谱图与离子源电离能的关系,看看不同电离能下,化合物的质谱图有何区别,质谱图如下:

该化合物的分子离子峰为m/Z 88,当电离能增大时,可以看到,分子离子峰的强度减弱,而子碎片离子,诸如:m/z 43、60、70则相应增强,因此说明电离能增大时,分子离子峰发生了碎裂,生产出来了更小的碎片离子。

   我们知道一般的化合物的电离能在10eV,当电离能越大时,产生的碎片也就越丰富,那么电离能与电离有什么关系呢,请看下图:

可以看出,当电离能增大时,化合物的电离效率也随之增大(纵坐标),当电离能达到70eV时,化合物的碎片产生趋于稳定,也就是各碎片的相对丰度趋于稳定,在此条件下获得的谱图重现性最好,因此指纹谱都是在70eV下获得的。

有的GCMS仪器,其离子源的电离能大小是可调的,我们知道70eV的电离能实际是一种很“硬电离”技术,目的是将化合物完全打碎,那么如果我们降低离子源的电离能,虽然牺牲了重复性,但是可以尽量减少分子离子峰的碎裂,在标准的70eV的电离能下某些化合物的分子离子峰非常不明显,而降低电离能,有利于发现目标物的分子离子峰,对于未知物的分子量的确定有重要意义,有类似于CI离子源获得谱图信息的效果,便于化合物结构的鉴定。

02 Q:GCMS为什么需要真空的环境?

答:质谱检测的是气相离子,离子从离子源到达检测器不能偏离正常的轨道,为了精确地控制离子的运动轨迹,保证离子束的良好聚焦,得到应有的分辨率和灵敏度,需要限制影响离子运动的各种因素,其离子运动,与电场、磁场、温度、压强有关,压强大,气体密度大,离子与分子的碰撞概率高,使得离子偏离正常的轨道,只有在较低的压强下,离子才有足够的平均自由程飞向检测器,(平均自由程,是离子运动时,不发生相互作用的距离,压强越低,自由程越大,飞行过程中就越不受到其他分子干扰),如果分子与离子发生了碰撞,离子碎片就变得复杂,它就不是简单的化合物裂解的特征碎片,而是一些反应碎片,而化学反应的复杂性,就导致了通过碎片信息能获得分析化合物的复杂性,另外,也会使得获得谱图的重现性变差,因此真空度对于获得关键、准确的化合物信息以及精确的定量分析,是至关重要的。

03 Q自动调谐时为什么要看m/z 69、 219、502的丰度比,绝对强度,半峰宽,同位素丰度?

答:对于GCMS的调谐,主要是通过调节离子源、质量分析器、检测器的各个参数,以期获得需要的分辨率、灵敏度、准确的质量测量以及正确的离子丰度,并且了解仪器状态是否正常,满足我们分析检测的性能指标。对于GCMS(四极杆质谱),常用到的调谐物质为全氟三丁胺,因为其容易挥发,稳定性好,碎片质量范围宽,仅有13C和15N同位素,以下是全氟三丁胺的EI标准谱图:

通过观测涵盖低、中、高三个质量宽度离子碎片的的离子丰度,来观测仪器是否正常,是否可以达到正常的分辨率及灵敏度,并判断仪器状态,及质量测定的准确性如何,以下是对自动调谐的判断:

1.峰型是否平滑对称,半峰宽大小,同位素峰是否出现及其比例是否正确,以此来确定仪器的分辨率是否合适。

2.基峰m/z 69的强度(至少接近107),反应了仪器的灵敏度,可以通过观测其绝对强度,判断仪器是否达到了检测要求的灵敏度。

3.m/z 219及m/z502的相对丰度应该为m/z69(基峰)的40%以上和2%左右。

4.若推斥极电压和倍增器电压偏高,说明离子源比较脏。

5.关注本底峰,如:m/z 18、28、32、44的强度,及相对丰度,判断仪器是否漏气或者收到污染。

04 Q分子离子峰反应了化合物的分子质量,对于初步确定可能的化合物结构非常重要,那么怎么确定分子离子峰呢?

答:有机化合物在一定能量的电子轰击下,失去一个电子,形成一个带正电荷的分子离子,在EI谱图中,80%的化合物可以看到分子离子峰,只有少数的化合物观测不到明显的分子离子峰,分子离子峰提示出了化合物的准确分子量,如果使用高分辨质谱,还能提供精确的分子量,精确的分子量从而确定了可能的化合物的分子式,那么怎么判断分子离子峰呢?

形成分子离子峰必须满足以下三个条件:

1.在质谱图中(扣除空白)是最高质量的离子

2.必须是一个奇电子离子

3.在高质量区,他能合理的丢失中性碎片而产生重要的碎片离子

因此可以通过如下判断分子离子峰:

1、在质谱图中,分子离子峰应该是最高质荷比的离子峰(同位素离子及准分子离子峰除外)。

2. 分子离子峰是奇电子离子峰。

3. 分子离子能合理地丢失碎片(自由基或中性分子),与其相邻的质荷比较小的碎片离子关系合理。即在比分子离子小4~14及20~25个质量单位处,不应有分子离子峰出现。

 4. 氮规律:当化合物不含氮或含偶数个氮时,该化合物分子量为偶数;当化合物含奇数个氮时,该化合物分子量为奇数,运用N规则有利于分子离子峰的判断和分子式的推断,经过元素分析确定化合物含有N元素后,若高质量区的离子质量不符合N规则,则表明该某个离子一定不是分子离子。

5.高质量区的重要离子加和一些可能的中性碎片,其分子量和最高的分子量的碎片相对应,通过反推法,确定某离子是不是分子离子。

6.碎片离子的元素组成(高分辨质谱确定),一定包含在分子离子峰的元素组成内,若不能匹配,则不是分子离子峰。

7.对于分子离子峰不出现或者很低,可以使用CI或者降低EI的电离能,相对改成较软的电离方式,以使得分子离子峰显现。

8.得不到稳定的分子离子峰,可以通过衍生化,如:通过乙酸酐、酰氯等衍生化,使得化合物有稳定的衍生化的分子离子峰,去掉衍生化物的分子量,来反推化合物的分子量。

 

 

 

 
                                                                                                             
 

 

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