气相色谱质谱联用的原理及应用.ppt
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1、气相色谱质谱联用的原理 及应用 李自丹 2010207449 主要内容 1 气质联用的原理 2常见的气质联用仪器及色谱柱 3样品处理 4气质联用参数设置 5气质联用对本课题组的意义 气质联用的原理 气相色谱是一种物理的分离方法。利用被测物质各 组分在不同两相间分配系数(溶解度)的微小差异 ,当两相作相对运动时,这些物质在两相间进行反 复多次的分配,使原来只有微小的性质差异产生很 大的效果,而使不同组分得到分离。实际为通过样 品组份沸点之间的差异先后进柱,然后在气体流动 相和固定相之间分配系数的差异进一步分离。 质谱作为气相色谱的检测器,利用电离源将各种成 分分子电离成质谱碎片,通过相应的谱库检
2、索碎片 信息,给出此信息与某化学物质匹配度,达到对物 质进行定性的目的。 气质联用组成构建 常见的气质联用仪 目前常用的是美国Agilent的和日本岛津的联 用仪,其中Agilent为公认的分析测量仪器生 产厂家。型号有 6890N/5973C、 7890N/5975C等 6890N/5973C 色谱柱 常用的色谱柱包括毛细管柱和填充柱。 毛细管柱的参数及选择原则 内径:0.25mm 最常用的内径规格。有较高的柱效,负荷量较低,必 须分流进样或无分流进样。用于复杂多组份样品分析。 大口径,多固定相大样品容量,分离能力降低,流失较大。 柱长:2530m 中长柱:分离1050个组份的样品。 50m
3、 长柱:分离大于50个组份或包含有难分离物质对的复杂样品。 加倍柱长,恒温分析时间则加倍但峰分辨率仅增大40%。如果分析只 是比较好但不是特别好的,有比增加柱长度更好的办法来分析结果, 如考虑更薄的膜,优化载气流量或用程序升温等。 膜厚: 0.250.33um 标准液厚 一般商品柱的标准液膜。对于流出达 300的大多数样品(包括蜡、甘油三酯、甾族化合物等)能够很好 的分析。 毛细管固定液 毛细管柱的固定液选择原则 -“相似相溶” a. 非极性物质非极性固定液。沸点越低的组 分越早出峰。 b. 极性物质极性固定液。极性越小的组分出 越早出峰。 c. 极性与非极性混合物极性固定液。极性越 小的组分
4、出越早出峰。 d. 易形成氢键物质极性或氢键型固定液。不 易形成氢键的组分先出峰,易形成氢键的组分 后出峰。 e. 复杂难分离样品多种固定液混合。 常用毛细管柱固定液 样品的处理 样品要求溶解在有机溶剂(如丙酮、正己烷、氯仿、苯等)中; 溶剂应具有较低的沸点,从而使其容易与样品分离。尽可能避免 用水、二氯甲烷和甲醇做溶剂,因为它们对延长色谱柱的使用寿 命不利。另外,如果用毛细管柱分析,应注意样品的浓度不要太 高,以免造成柱超载,通常样品的浓度为mg/ml级或更低。 样品中不能含有水,盐类等物质; GC所能直接分离的样品应是可挥发的、且是热稳定的,沸点一般 不超过500,分子量小于500; 样品
5、含量在ppb-ppm级,样品不得少于20 uL; 需要进行衍生化处理的样品,需合理选择衍生化方法。 样品的衍生化 衍生化目的:改善待测物质的气相色谱性质、热稳定性、分子质量、 质谱行为,引入卤素原子或吸电子基团,通过一些特殊的衍生化方法 可以拆分一些难分离的手性化合物。 常用的衍生化方法: 硅烷化衍生化 (1)BSTFA和BTA衍生化胺基和羟基 (2)MTBSTFA常用于药物、类固醇类检测 (3)MSTFA是最常用的硅烷化试剂(苹果酸、富马酸、柠檬酸等) (4)单糖硅烷化时用一般用三甲基硅烷咪唑(甘露糖、半乳糖、海 藻糖等) 酰化衍生化 (1)乙酰化(体内药物筛选,大多数的临床药物) (2)三
6、氟乙酰化/五氟丙酰化/七氟丁酰化(苯丙胺类和麻黄碱类) 烷基化衍生化(农药和杀虫剂) 气质联用参数设置 -进样方式 动进样(auto-injector)和手动进样; 自动进样包括填充柱进样口、毛细柱分流/ 无分流进样口、冷柱头进样、程序升温( PTV)进样口、大体积进样、阀进样。 是否分流? 分流(split) 主要组分分析;脉冲分流(pulse split)允许更大进样量; 不分流(splitless) 痕量组分分析;脉冲组分不分 流(pulse splitless)允许更大进样量。 良好的分流比可以防止柱内某些成分含量过高,造 成柱超载形成拖尾峰影响分离,使出峰时间相近的 成分能够较好的分
7、离。 分流不改变样品浓度,只改变峰的信号强度。 Split ratio (分流比) 10:1即为 11份,1份进柱子,10 份流失。 分流进样注意事项 分流进样时为了保证分流比的概念真实有 效,样品(溶剂+被分析物)必须与载气充 分混合,形成一个均匀的混合物。如果进 样量过大,溶剂会膨胀为很大的体积,致 使进样口衬管过载。其结果必将导致样品 从吹扫出口流出而造成样品损失,同时也 会造成载气输入管路的污染。 进样(气化)室温度 考虑样品的稳定性?样品是否能够气化? 一般在200250 考虑样品中各组分的沸点,设定温度使样 品瞬间汽化。 进样后要有足够的气化温度,使液体式样 迅速气化后被载气带入柱
8、中。在保证样品 不分解的情况下,适当提高气化温度对分 离及定量有利,尤其当进样量大时更是如 此。一般选择气化温度比柱温高30-70。 色谱柱程序升温条件 程序升温条件是影响样品分离度的最主要因素。根 据样品的挥发性等改变;程序升温慢可改善分离效 果,但会增加分析的时间;柱温不能高于固定液的 最高使用温度,否则固定液挥发流失;应综合考 虑。 升温速率快会加快载气流速,也会使载气携带组分 过快流出,导致保留值相近的组分难以完全分离。 柱温提高,会使各组分的挥发靠拢,不利于分离, 柱温不能太低,被测组分在两相间扩散速率大为减 小,分配不能迅速达到平衡,峰形变宽,柱效下降 ,并延长了分析时间。 程序升
9、温选择原则 在使最难分离的组分能尽可能好的分离的情况下,尽可能采取较 低的柱温,但以保留时间适宜,峰形不拖尾为度。 对于高沸点混合物(300-400),希望在较低的柱温下(低于其 沸点100-200)分析,为改善液相传质速率,可用低固定液含量 (质量分数1%-3%)的色谱柱,使液膜薄一些,但允许最大进样 量减小,因此应采用高灵敏度检测器。 对于沸点不太高的混合物(200-300),可在中等柱温下操作, 固定液质量分数5%-10%,柱温比其平均沸点低100。 对于沸点在100-200的混合物,柱温可选在其平均沸点的2/3左右 ,固定液质量分数10%-15%。 对于气体,气态烃等低沸点混合物,柱温
10、选在其沸点或沸点以上 ,以便能在室温或50以下分析。固定液质量分数一般在15%-20% 。 质谱电离方式 离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子,并使这些离 子在离子光学系统的作用下,会聚成有一定几何形状和一定能量的离 子束,然后进入质量分析器被分离。 EI电子电离源:主要分析挥发性样品,GC-MS 标准质谱图NIST谱库。 国际上统一用70eV,在这一电子能的作用下可形成最多的离子,可形 成相对大的分子离子峰和强的碎片离子峰(与分子结构有关)。有些 化合物的分子离子不出现或很弱。MS source temperature 230 。 CI化学电离源:软电离技术,EI有些分析不了,C
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- 色谱 联用 原理 应用
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