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高效液相色谱质谱仪器理论

发布时间:2021-07-20

               
       高效液相色谱质谱法是一种极其通用的仪器技术,其根源在于将更传统的液相色谱应用于最初为气相色谱开发的理论和仪器。顾名思义,该仪器包括通过合适的接口连接到质谱仪 (MS) 的高效液相色谱仪 (HPLC)。与 GC/MS 相比,HPLC/MS 的主要优势在于它能够分析范围更广的组分。热不稳定、表现出高极性或具有高分子量的化合物都可以使用 HPLC/MS 进行分析,甚至可以对蛋白质进行常规分析。从感兴趣的样品中提取的溶液被注射到 HPLC 色谱柱上,该色谱柱包括一个装有精细化学改性二氧化硅颗粒的窄不锈钢管(通常长度为 150 毫米,内径为 2 毫米或更小)。化合物的分离是基于它们与这些颗粒的化学涂层(固定相)和通过色谱柱洗脱的溶剂(流动相)的相对相互作用。从色谱柱洗脱的成分然后通过专门的接口引入质谱仪。用于 HPLC/MS 的两个最常用接口是电喷雾电离接口和大气压化学电离接口。化合物的分离是基于它们与这些颗粒的化学涂层(固定相)和通过色谱柱洗脱的溶剂(流动相)的相对相互作用。从色谱柱洗脱的成分然后通过专门的接口引入质谱仪。用于 HPLC/MS 的两个最常用接口是电喷雾电离接口和大气压化学电离接口。化合物的分离是基于它们与这些颗粒的化学涂层(固定相)和通过色谱柱洗脱的溶剂(流动相)的相对相互作用。从色谱柱洗脱的成分然后通过专门的接口引入质谱仪。用于 HPLC/MS 的两个最常用接口是电喷雾电离接口和大气压化学电离接口。


      电喷雾电离
     在电喷雾电离中,分析物以通常为 1µl min -1数量级的流速引入离子源。分析物溶液流通过施加有高电位差(相对于反电极)的电喷雾针(通常在 2.5 到 4 kV 的范围内)。这迫使带电液滴从针头喷出,表面电荷与针头上的电荷极性相同。液滴从针头被排斥到反电极上的源采样锥(以蓝色显示)。当液滴穿过针尖和锥体之间的空间时,会发生溶剂蒸发。这在图 1 中圈出并在图 2 中放大。当发生溶剂蒸发时,液滴会收缩,直到达到表面张力无法再维持电荷的点(瑞利极限),此时会发生“库仑爆炸”,液滴被撕裂。这会产生更小的液滴,可以重复该过程以及裸露的带电分析物分子。这些带电的分析物分子(它们不是严格的离子)可以带单电荷或多电荷。这是一种非常温和的电离方法,因为分析物在电离时保留的残余能量非常少。多电荷分子的产生使得高分子量组分(如蛋白质)能够被分析,因为质谱仪的质量范围大大增加,因为它实际上测量质荷比而不是质量本身。该技术的主要缺点是产生的碎片很少(通常没有),尽管这可以通过使用串联质谱技术如 MS/MS 或 MS n来克服。



       大气压化学电离
       大气压化学电离 (APCI) 是一种类似于化学电离 (CI) 的电离方法。显着的区别在于 APCI 发生在大气压下,主要应用于低质量化合物的电离领域(APCI 不适用于热不稳定化合物的分析)。一般的源设置(见图 3)与 ESI 非常相似。APCI 与 ESI 的不同之处在于电离发生的方式。在 ESI 中,电离是通过喷雾针和锥体之间的电位差以及快速但温和的去溶剂化来实现的。在 APCI 中,分析物溶液被引入气动雾化器并在与电晕放电相互作用产生离子之前在加热的石英管中脱溶剂。电晕放电取代了 CI 中的电子灯丝 - 大气压力会迅速“烧毁”任何灯丝 - 并通过电子电离产生初级 N2°+ 和 N4°+。这些初级离子与蒸发的溶剂分子碰撞形成次级反应气体离子 - 例如 H3 O +和 (H 2 O) n H+(见图 4)。这些反应气体离子然后与分析物反复碰撞,导致形成分析物离子。高频率的碰撞导致分析物离子的高电离效率和热化。这导致主要是分子种类和加合物离子的光谱,碎片很少。一旦离子形成,它们就会进入泵浦和聚焦阶段,这与 ESI 非常相似。








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