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1、研究生学科知识讲座研究生学科知识讲座色谱技术发展及应用色谱技术发展及应用湖北大学湖北大学化学化工学院化学化工学院Development and Application of chromatographyE-mail:Tel:陈怀侠陈怀侠教授教授主要内容主要内容色谱法的发展色谱法的发展质谱法的发展质谱法的发展气相色谱法及气质联用气相色谱法及气质联用液相色谱法及液质联用液相色谱法及液质联用化学学科化学学科合成化学合成化学分析化学分析化学理论与计算化学理论与计算化学仪器分析仪器分析现代分离方法现代分离方法电化学分析电化学分析光谱分析光谱分析CELCGC知识内容立足点知识内容立足点经典色谱法经典色谱法
2、Chromatography1905年俄国植物学家年俄国植物学家M.G.茨维特茨维特柱色谱柱色谱纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱一、色谱法的发展一、色谱法的发展MichaelTswett(1872-1919),aRussianbotanist,discoveredthebasicprinciplesofcolumnchromatography.Heseparated plant pigmentsbyelutingamixtureofthepigments on a column ofcalcium carbonate.Thevariouspigmentsseparatedintocoloredba
3、nds;hence the namechromatography.石油醚石油醚现代色谱法现代色谱法1952年气相色谱分析法年气相色谱分析法NationalInstituteforMedicalResearchLondon,UnitedKingdomMartinAJPRowettResearchInstituteBucksburn(Scotland),UnitedKingdomSyngeRLM色谱法的发展历史色谱法的发展历史年代年代发明者发明者发明的色谱方法或重要应用发明的色谱方法或重要应用1906Tswett用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱色谱概
4、念概念1931Kuhn,Lederer用氧化铝和碳酸钙分离用氧化铝和碳酸钙分离a-、b-和和g-胡萝卜素胡萝卜素1938Izmailov,Shraiber最先使用最先使用薄层色谱薄层色谱法法1938Taylor,Uray用用离子交换色谱离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素法分离了锂和钾的同位素1941Martin,Synge提出色谱提出色谱塔板理论塔板理论；发明液；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为液分配色谱；预言了气体可作为流动相（即气相色谱）流动相（即气相色谱）1944Consden等等发明了发明了纸色谱纸色谱1949Macllean氧化铝中加淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段氧化
5、铝中加淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段1952Martin,James从理论和实践方面完善了从理论和实践方面完善了气气-液分配色谱液分配色谱法法1956VanDeemter等等提出色谱提出色谱速率理论速率理论，并应用于气相色谱，并应用于气相色谱1957基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世1958Golay发明毛细管柱气相色谱发明毛细管柱气相色谱1959Porath,Flodin发表凝胶过滤色谱的报告发表凝胶过滤色谱的报告1964Moore发明发明凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱1965Giddings发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础发展
6、了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础1975Small发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型电导检测的新型型电导检测的新型离子色谱离子色谱法法1981Jorgenson等等创立了创立了毛细管电泳毛细管电泳法法色谱法起过关键作用的色谱法起过关键作用的诺贝尔奖诺贝尔奖研究工作研究工作年代年代获奖学科获奖学科获奖研究工作获奖研究工作1937化学化学类胡萝卜素化学，维生素类胡萝卜素化学，维生素A和和B1938化学化学类胡萝卜素化学类胡萝卜素化学1939化学化学聚甲烯和高萜烯化学聚甲烯和高萜烯化学1950生理学、医学生理学、医学
7、性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离1951化学化学超铀元素的发现超铀元素的发现1955化学化学脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素1958化学化学胰岛素的结构胰岛素的结构1961化学化学光合作用时发生的化学反应的确认光合作用时发生的化学反应的确认1970生理学、医学生理学、医学关于神经元触处迁移物质的研究关于神经元触处迁移物质的研究1970化学化学糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物中糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物中的作用的作用1972化学化学核糖核酸化学酶结构的研究核糖核酸化学酶结构的研究1972生理学、
8、医学生理学、医学抗体结构的研究抗体结构的研究色谱法分类色谱法分类按固定相的形态分类按固定相的形态分类柱色谱：柱色谱：填充柱、整体柱、毛细管或开管柱填充柱、整体柱、毛细管或开管柱平面色谱：平面色谱：薄层色谱和纸色谱薄层色谱和纸色谱按色谱动力学过程分类按色谱动力学过程分类淋洗色谱法淋洗色谱法置换色谱法置换色谱法迎头色谱法迎头色谱法按两相的物理形态、分离机理等分类按两相的物理形态、分离机理等分类色谱法分类色谱法分类色谱法特点及与其他分离分析方法比较色谱法特点及与其他分离分析方法比较分离效率高；分离效率高；分析速度快；分析速度快；检测灵敏度高；检测灵敏度高；样品用量少；样品用量少；选择性好；选择性好；
9、多组分同时分析；多组分同时分析；易于自动化；易于自动化；定性能力较差。定性能力较差。色谱法的优缺点：色谱法的优缺点：色谱法特点及与其他分离分析方法比较色谱法特点及与其他分离分析方法比较（1）色谱、精馏与萃取：）色谱、精馏与萃取：平衡分离方法平衡分离方法。（2）色谱法与精馏、萃取比较：）色谱法与精馏、萃取比较：速度快速度快、效率效率、选择性高选择性高。（3）精精馏馏不不能能分分离离沸沸点点相相同同的的组组分分，萃萃取取不不能能分分离离在在溶溶剂剂中中溶溶解解度度相相同同的的组组分分；色色谱谱法法可可分分离离沸沸点点、溶溶解解度度相相同同的的组组分分，可可分分离离物物理理、化化学学性性质质相相近近
10、、其其他他分分离离方方法法不不能能或或难难以以分分离离的组分。的组分。（4）色谱法每次处理）色谱法每次处理样品量少样品量少。与精馏、萃取比较与精馏、萃取比较与化学分析比较与化学分析比较（1）不受化学性质限制，是一种分离分析方法。）不受化学性质限制，是一种分离分析方法。（2）化学分析本身不具备分离功能。）化学分析本身不具备分离功能。（3）化学分析一般不适用于分析多组分的混合物。）化学分析一般不适用于分析多组分的混合物。（4）化学分析定量方法简易；色谱法定量测定较复杂。）化学分析定量方法简易；色谱法定量测定较复杂。与光谱、质谱方法比较与光谱、质谱方法比较（1）光谱、质谱用于物质定性鉴定，色谱法定性
11、功能差。）光谱、质谱用于物质定性鉴定，色谱法定性功能差。（2）色谱法最主要特点是适于多组分复杂混合物分离分析。）色谱法最主要特点是适于多组分复杂混合物分离分析。（3）色谱仪价格比分子光谱、质谱仪低得多，适用范围广。）色谱仪价格比分子光谱、质谱仪低得多，适用范围广。（4）色谱检测器比分子光谱法灵敏度更高，比质谱灵敏度低。）色谱检测器比分子光谱法灵敏度更高，比质谱灵敏度低。现代分离方法两重含义现代分离方法两重含义样品样品前处理前处理方法：方法：各种各种提取、分离提取、分离技术技术液液提取液液提取LLE、液相微萃取、液相微萃取LLME固相萃取固相萃取SPE、固相微萃取、固相微萃取SPME微波辅助溶剂
12、提取、加速溶剂提取微波辅助溶剂提取、加速溶剂提取超声辅助溶剂提取超声辅助溶剂提取现代现代分离分析分离分析方法方法:气相色谱气相色谱GC、高效液相色谱、高效液相色谱H(U)PLC、毛细管电泳毛细管电泳CE、超临界流体色谱、超临界流体色谱SFC复杂样品分析思路复杂样品分析思路获取样品中所有或大多数组分的信息获取样品中所有或大多数组分的信息基因组学、蛋白组学、代谢组学、中药分析等基因组学、蛋白组学、代谢组学、中药分析等获取样品中一个或多个组分的信息获取样品中一个或多个组分的信息环境污染物分析、食品中农药兽药分析、体液环境污染物分析、食品中农药兽药分析、体液中药物分析、材料分析等中药物分析、材料分析等
13、举例：举例：Journal of Chromatography B,881 882(2012)34 41 Development and validation of a sensitive solid-phase-extraction(SPE)method using high-performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry(LCMS/MS)for determination of risedronate concentrations in human plasma利塞膦酸钠利塞膦酸钠 复杂样品分析复杂样品分析传感器传感器样
14、品处理样品处理高效分离高效分离SPE、SPME高灵敏检测高灵敏检测GC(MS)、LC(MS)、CE(MS)1918年发明了第一台质谱；年发明了第一台质谱；1966年年Munson和和Field提出了提出了CI电离技术；电离技术；1981年出现了快原子轰击（年出现了快原子轰击（FAB）电离技术；）电离技术；随后出现了各种软电离技术：随后出现了各种软电离技术：如如基质辅助激光解吸电离源（基质辅助激光解吸电离源（MALDI）；）；电喷雾电离源（电喷雾电离源（ESI）；）；大气压化学电离源（大气压化学电离源（APCI）；）；感应耦合等离子体质谱仪（感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）；）；富立叶变换
15、质谱仪（富立叶变换质谱仪（FT-ICRMS）；）；二、质谱法的发展二、质谱法的发展1.唯一可以唯一可以确定分子量确定分子量的方法，特别是现代生物的方法，特别是现代生物质谱适用于生物大分子分子量（数十万）定；质谱适用于生物大分子分子量（数十万）定；2.极高灵敏度极高灵敏度，检测限达，检测限达10-14g；质谱法特点质谱法特点MS电子轰击电子轰击（EI）磁分析器磁分析器化学电离化学电离（CI）飞行时间分析器飞行时间分析器（TOF）大气压电离大气压电离（API）ESI+APCI四极滤质器四极滤质器(QuadrupoleMassFilter)基质辅助激光解析质谱基质辅助激光解析质谱（MALDI）离子阱
16、检测器离子阱检测器快原子轰击快原子轰击（FAB）离子回旋共振分析器离子回旋共振分析器（ICR）按检测器分类按检测器分类按离子源分类按离子源分类1.电子轰击源电子轰击源(electron-impactsources,EI)硬电离硬电离 一一般般有有机机化化合合物物的的电电离离电电位位为为715eV，被被具具有有电电子子能能量量70eV的的加加速速电电子子轰轰击击后后，除除了了失失去去或或得得到到一一个个电电子子形形成成分分子子离离子子以以外外，处处于于激激发发态态的的分分子子离离子子进进一一步步裂裂解解形形成成碎碎片片离离子子和和游游离离基基，也也可可能能失失去去一一个个中中性性分分子子。即即7
17、0eV能能量量时时，得得到到丰丰富富的的指指纹纹图图谱谱，灵灵敏敏度度最最大大。适适当当降降低低电电离离能，可得到较强的分子离子信号，有助于确定分子量。能，可得到较强的分子离子信号，有助于确定分子量。EI电离：电离：将具有将具有一定能量的电子直接作用于样品分子，使一定能量的电子直接作用于样品分子，使 其电离，且效率高，有助于质谱仪获得高灵敏度其电离，且效率高，有助于质谱仪获得高灵敏度 和高分辨率。和高分辨率。EI图谱特征：图谱特征：灯丝灯丝电子束电子束试样高温气化试样高温气化EI离子源离子源EI源源：可变的离子化能量：可变的离子化能量(1070eV)电子能量电子能量 电子能量电子能量 分子离子
18、增加分子离子增加碎片离子增加碎片离子增加标准质谱图标准质谱图基本都是采用基本都是采用EI源源(70eV)获得获得EI适用于适用于Mr103的易挥发有机物的易挥发有机物EI优点：优点：灵敏度高，适用性强，图谱重现性好，灵敏度高，适用性强，图谱重现性好，有标准图谱对照。有标准图谱对照。缺陷：缺陷：气化时造成分子热裂解，图谱复杂，分气化时造成分子热裂解，图谱复杂，分子离子峰难寻找。子离子峰难寻找。（1）分子离子分子离子(Molecularion)EI源离子类型源离子类型分子离子分子离子中性分子中性分子确定分子量确定分子量和分子式和分子式（2）同位素离子同位素离子(isotopicion)根据质谱图上
19、根据质谱图上同位素离子峰与分子离子峰的相对强度，可同位素离子峰与分子离子峰的相对强度，可以推测化合物的分子式以推测化合物的分子式(Beynon表表)。同位素离子峰鉴定分子中氯、溴、硫原子同位素离子峰鉴定分子中氯、溴、硫原子：(a+b)nC6H13Br,Mr=164含硫的样品含硫的样品32S:33S:34S=100:0.8:4.4（3）碎片离子碎片离子(fragment ion)1)断裂断裂带有电荷的官能团与相连的带有电荷的官能团与相连的碳原子之间的断裂碳原子之间的断裂断裂方式断裂方式均裂均裂：XY=X+Y异裂异裂：XY=X+Y-半异裂半异裂：X+Y=X+Y已电离已电离含饱和杂原子含饱和杂原子+
20、CH3CH2ICH3CH2+I+均裂均裂异裂异裂CH3CH2+I-C含不饱和杂原子含不饱和杂原子均裂均裂烯烃烯烃(烯丙断裂烯丙断裂)烷基苯烷基苯(苄基断裂苄基断裂)2)断裂断裂碳原子和碳原子和碳原子之间的键的断裂碳原子之间的键的断裂3)断裂断裂较易发生较易发生（4）重排离子重排离子(rearrangemention)麦氏麦氏(Mclafferty)重排重排R1=H、R、OH、OR、NR2（5）亚稳离子亚稳离子(metastableion):m*离子源内离子源内亚稳离子亚稳离子（m1速度，速度，m2质量）质量）m1m2m*m/z离子源后飞行中离子源后飞行中特点：特点：强度低、宽、跨几个质量数，强
21、度低、宽、跨几个质量数，m/z非整数，易辨认非整数，易辨认用处：用处：证明证明m1m2裂解过程裂解过程2.化学电离源化学电离源(chemicalionizationsources,CI)甲烷甲烷电离电离甲烷甲烷离子与分子反应生成离子与分子反应生成加合离子加合离子软电离软电离反应气体反应气体有甲烷、丙烷、氨气、异丁烷等有甲烷、丙烷、氨气、异丁烷等90%加合离子加合离子与样品分子反应与样品分子反应准分子离子准分子离子:(M1)+(M+1)+(M-1)+气体分子气体分子试样分子试样分子准分子离子准分子离子电子电子(M+17)+,(M+29)+CI电离规律：电离规律：CI电离与样品化合物类型及反应气体
22、有关：电离与样品化合物类型及反应气体有关：（1）反应气体影响：）反应气体影响：甲烷：有甲烷：有M+H+、M-H-、M+C2H5+或或M+C3H5+异丁烷：有异丁烷：有M+H+、M+C4H9+氨：有氨：有M+H+、M+NH4+（2）化合物结构影响：）化合物结构影响：电负性强的元素电子捕获（或再分解）生成负离子：电负性强的元素电子捕获（或再分解）生成负离子：有有M-、M-H-及其分解离子。及其分解离子。CI源会产生一些碎片离子，碎片会进一步离子源会产生一些碎片离子，碎片会进一步离子-分子反应分子反应CI源特点：源特点：解释解释CI谱时，要综合分析谱时，要综合分析CI谱、谱、EI谱和谱和所用的反应气
23、，推断出准分子离子峰。所用的反应气，推断出准分子离子峰。优点：优点：图谱简单，易测得分子量（主要任务），正、图谱简单，易测得分子量（主要任务），正、负离子模式灵敏度相当。适用于易汽化的样品。负离子模式灵敏度相当。适用于易汽化的样品。缺点：缺点：不适于难挥发成分的分析，没有标准谱库。不适于难挥发成分的分析，没有标准谱库。M=390COOC8H17COOC8H173.大气压电离大气压电离（Atmosphericpressureionization,API）API是主要应用于是主要应用于HPLC和质谱联用时的电离方法和质谱联用时的电离方法,两者两者都是很软的电离方法，易于得到样品的分子量。有都是很软
24、的电离方法，易于得到样品的分子量。有ESI和和APCI两种方式。两种方式。最软电离最软电离 样样品品从从具具有有雾雾化化气气套套管管的的毛毛细细管管端端流流出出时时在在电电场场和和雾雾化化气气的的吹吹带带作作用用下下喷喷成成无无数数的的带带电电微微液液滴滴，一一定定温温度度下下，液液滴滴中中的的溶溶剂剂快快速速蒸蒸发发，液液滴滴直直径径不不断断变变小小，表表面面电电荷荷密密度度不不断断增增大大。最最终终使使溶溶剂剂和和样样品品离离子子从从液液滴滴中中被被排挤出，样品离子进入分析器被检测。排挤出，样品离子进入分析器被检测。（1）电喷雾电离源电喷雾电离源(Electrospray Ionizato
25、n，ESI)高电场高电场强静电场（强静电场（3-5KV），形成高度荷电雾状小液滴，经过反复的），形成高度荷电雾状小液滴，经过反复的溶剂挥发溶剂挥发-液滴裂分后，产生单电荷或多电荷离子。液滴裂分后，产生单电荷或多电荷离子。ESI离子源离子源ESI特点：特点：最软电离技术最软电离技术单电荷或单电荷或多电荷离子多电荷离子利于极性强、不稳定的生物大分子的测定利于极性强、不稳定的生物大分子的测定东莨菪碱东莨菪碱ESIMS图谱图谱ESI源离子类型源离子类型有机小分子（有机小分子（1000Da以下）：以下）：一级质谱（一级质谱（MS）：单电荷准分子离子，很少碎片单电荷准分子离子，很少碎片（1）分子离子峰：分
26、子离子峰：M+或或M-（2）准分子离子峰准分子离子峰（加合离子）：和溶液组成有关（加合离子）：和溶液组成有关M+H+、M-H-、M+Na+、M+K+、M+NH4+碱性化合物易生成质子化的分子碱性化合物易生成质子化的分子M+H+；酸性化合物，易生成去质子化离子酸性化合物，易生成去质子化离子M-H-。（3）聚合离子：聚合离子：2M+H+、2M+Na+、2M-H-、3M+H+二级质谱及多级质谱（二级质谱及多级质谱（MS/MS）：裂解规律同裂解规律同EI相似，但主要丢失为中性分子，很少丢失相似，但主要丢失为中性分子，很少丢失自自由基。由基。生物大分子：生物大分子：一级质谱（一级质谱（MS）为多电荷多离
27、子，计算拟合获得分子量；）为多电荷多离子，计算拟合获得分子量；二级质谱及多级质谱（二级质谱及多级质谱（MS/MS）产生特征碎片离子。）产生特征碎片离子。图图1马心肌红蛋白马心肌红蛋白的的ESI质谱图质谱图图图2溶菌酶溶菌酶样品的样品的ESI质谱图质谱图（2）大气压化学电离大气压化学电离(Atomspheric pressure chemistry ionization,APCI)APCI结构与电喷雾源大致相同，不同之处在于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喷咀的下游放置一个针状放电电极针状放电电极，通过放电电，通过放电电极的高压放电，使空气中某些中性分子电离，产生极
28、的高压放电，使空气中某些中性分子电离，产生H3O+，N2+，O2+和和O+等离子，溶剂分子也会被电离，等离子，溶剂分子也会被电离，这些离子与分析物分子进行这些离子与分析物分子进行离子离子-分子分子反应，使分析物反应，使分析物分子离子化。分子离子化。APCI电离机理：电离机理：质子转移和电荷交换产生质子转移和电荷交换产生正离子正离子；质子脱离和电子捕获产生质子脱离和电子捕获产生负离子负离子等。等。APCI示意图示意图APCI应用特点应用特点：（1）主要用来分析）主要用来分析中等、弱极性中等、弱极性小分子化合物。小分子化合物。（2）有有些些分分析析物物由由于于结结构构和和极极性性方方面面的的原原因
29、因，ESI不不能能产产生生足足够够强强的的离离子子，可可采采用用APCI方方式式增增加加离离子子产产率率，APCI是是ESI的补充的补充。（3）与与CI不不同同，APCI无无须须加加热热样样品品使使之之汽汽化化，因因而而应应用范围更广。用范围更广。APCI电离特征电离特征：主主要要产产生生的的是是单单电电荷荷离离子子M+H+或或M-H-，分分析析的的化化合合物物分分子子量量一一般般小小于于1000Da，很很少少有有碎碎片片离离子子，主主要要是是准准分分子子离离子。子。银杏叶银杏叶中中聚戊烯醇聚戊烯醇化合物化合物APCI-MSM-CH2OH4.基质辅助激光解析质谱基质辅助激光解析质谱（Matri
30、x-assistedLaserDesorptionIonization，MALDI）用用小小分分子子有有机机物物作作基基质质，将将样样品品溶溶液液和和基基质质混混合合均均匀匀，干干燥燥成成为为晶晶体体或或半半晶晶体体后后送送入入离离子子源源内内。用用一一定定波波长长的的脉脉冲冲式式激激光光照照射射，基基质质分分子子能能有有效效地地吸吸收收激激光光能能量量，瞬瞬间间由由固固态态转转化化为为气气态态，基基质质离离子子与与样样品品相相互互碰撞碰撞使样品离子化，而得以进行质谱分析。使样品离子化，而得以进行质谱分析。MALDI示意图示意图常用基质：常用基质：2,5-二羟基苯甲酸、芥子酸、烟酸、二羟基苯甲
31、酸、芥子酸、烟酸、2-氰基氰基4-羟基肉桂酸羟基肉桂酸等等MALDI特点：特点：准分子离子峰很强，碎片离子峰很少，能直接测定难于准分子离子峰很强，碎片离子峰很少，能直接测定难于电离的样品，特别是生物大分子物质如多肽、核酸、蛋白等。电离的样品，特别是生物大分子物质如多肽、核酸、蛋白等。适于结构复杂、不易气化的大分子，并引入辅助基质减适于结构复杂、不易气化的大分子，并引入辅助基质减少过分碎裂。一般采用固体基质，基质样品比为少过分碎裂。一般采用固体基质，基质样品比为10000/1。根。根据分析目的不同使用不同的基质和波长。据分析目的不同使用不同的基质和波长。5.快原子轰击快原子轰击（fast ato
32、m bombardment,FAB）FAB电离原理：电离原理：样样品品溶溶液液与与甘甘油油、硫硫代代甘甘油油、3-硝硝基基苄苄醇醇等等高高沸沸点点的的溶溶剂剂混混合合滴滴加加于于样样品品靶靶上上。由由铯铯枪枪（或或Ar、Xe）产产生生的的高高能能快快原原子子轰轰击击到到样样品品靶靶上上时时，部部分分能能量量导导致致样样品品气气化化和和电电离离。生生成成的的离离子子束束由由一一加加速速电电压压（数数kV）引引出出，进进入入质质量量分分析析器器，按按不不同同的的质质荷荷比比（m/z）被分开，并检测器检出。）被分开，并检测器检出。FAB电离特点：电离特点：（1）准分子离子准分子离子为主，少许碎片离子
33、；为主，少许碎片离子；（2）常见的离子有）常见的离子有M+H+、M-H-；（3）加加合合离离子子有有M+Na+、M+K+，样样品品滴滴在在Ag靶靶上上时时，会会出出现现M+Ag+，用用甘甘油油作作为为基基质质，生生成成的的离离子子中中还还会会有有样样品品分分子和甘油生成的加合离子。子和甘油生成的加合离子。（4）既可以得到）既可以得到正离子正离子，也可以得到，也可以得到负离子负离子。（5）在在基基质质中中加加入入不不同同的的添添加加剂剂，会会影影响响离离子子的的强强度度。加加入入乙乙酸酸，三三氟氟乙乙酸酸等等会会使使正正离离子子增增强强，加加入入NH4OH会会使使负负离离子增强。子增强。FAB应
34、用特点：应用特点：FAB是一种是一种软电离软电离技术，被分析样品不须经过气技术，被分析样品不须经过气化而直接电离，故常用于分析化而直接电离，故常用于分析极性强、不易气化和热极性强、不易气化和热稳定性差稳定性差的样品，如氨基酸、多肽、糖类、维生素、的样品，如氨基酸、多肽、糖类、维生素、抗菌素等。抗菌素等。苯芴醇苯芴醇FAB-MS分子式：分子式：C30H32Cl3NO分子量：分子量：528.94质谱法的应用质谱法的应用定性分析定性分析标准谱图检索定性：标准谱图检索定性：EI(70eV)标准谱库：书库、数据库、网络检索标准谱库：书库、数据库、网络检索相对分子质量测定：相对分子质量测定：根据电离方式、
35、测试条件和化合物分子结构特根据电离方式、测试条件和化合物分子结构特点，获得分子量点，获得分子量未知化合物的结构分析未知化合物的结构分析分子量的确定：分子量的确定：分子离子峰的识别分子离子峰的识别分子式的确定：分子式的确定：高分辨质谱法和同位素丰度法高分辨质谱法和同位素丰度法分子结构的确定：分子结构的确定：计算不饱和度，特征离子和特征碎片丢失计算不饱和度，特征离子和特征碎片丢失定量分析定量分析质谱直接定量分析：质谱直接定量分析：应用少应用少复杂混合物定量分析：复杂混合物定量分析：GC-MS、LC-MS、CE-MS.三、气相色谱法及气质联用三、气相色谱法及气质联用1、气相色谱法（、气相色谱法（GC
36、）英国生物化学家英国生物化学家MartinATP等人在研究液液分配色谱等人在研究液液分配色谱的基础上，于的基础上，于1952年创立的一种极有效的分离方法，它可年创立的一种极有效的分离方法，它可分分析和分离复杂的多组分混合物析和分离复杂的多组分混合物。目前，高效能的色谱柱，高灵敏度的检测器及微处理机目前，高效能的色谱柱，高灵敏度的检测器及微处理机的使用，使得的使用，使得GC成为一种成为一种分析速度快、灵敏度高、应用范围分析速度快、灵敏度高、应用范围广广的分析方法。的分析方法。如气相色谱如气相色谱-质谱（质谱（GC-MS）、气相色谱）、气相色谱-Fourier红外光红外光谱谱(GC-FTIR）、气
37、相色谱）、气相色谱-原子发射光谱（原子发射光谱（GC-AES）联用等。）联用等。GC特点特点1.高高选选择择性性：可可用用在在性性质质极极为为相相似似物物质质（如如同同位位素素、同同系系物物、烃类异构体等）的分离与测定。烃类异构体等）的分离与测定。2.高高效效能能：可可以以分分析析极极为为复复杂杂的的物物质质，如如：石石油油烃烃、燃燃烧烧产产物等物等3.高高灵灵敏敏度度：可可检检测测出出10-1110-13g的的物物质质量量，因因而而可可对对痕痕量量组组分分进进行行分分析析。如如：大大气气污污染染监监测测10-910-12级级的的毒毒物物；农农副副产产品品、水水果果、食食品品、水水质质中中的的
38、10-610-9g的的农农药药残残留留量。量。GC进展进展灵敏度高：灵敏度高：比一维色谱提高比一维色谱提高20-70倍；倍；分辨率高、峰容量大：分辨率高、峰容量大：两柱峰容量乘积两柱峰容量乘积分离效率高、快速：分离效率高、快速：（1）全二维气相色谱技术：）全二维气相色谱技术：非极性柱非极性柱+极性柱串联，极性柱串联，调节极性和温度实现正交化色谱分离。调节极性和温度实现正交化色谱分离。特点：特点：（2）顶空气相色谱法）顶空气相色谱法（headspacegaschromatography）静态法：静态法：恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成；恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成；动态法：动态法：吹扫吹
39、扫-捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。原理：原理：试样置于密闭恒温系统中，气试样置于密闭恒温系统中，气-液（固）两相达到热液（固）两相达到热力学平衡时，测定气相组成。力学平衡时，测定气相组成。特点：特点：对液体或固体试样中的挥发性成分分析对液体或固体试样中的挥发性成分分析方式：方式：应用应用1：在职业病和法庭分析中，经常测定体液中在职业病和法庭分析中，经常测定体液中苯、甲苯苯、甲苯和和二二甲苯甲苯等有毒成分。等有毒成分。司法部司法部制定了分析水、尿和血中苯类化合制定了分析水、尿和血中苯类化合物的静态分析方法物的静态分析方法方法：方法：5mL青霉素小瓶中取青霉素
40、小瓶中取1mL试样，加试样，加0.4g内标物和内标物和1g硫酸铵硫酸铵至饱和，加盖密封，置于至饱和，加盖密封，置于80恒温器中恒温器中30min，取，取0.6mL顶顶空进样分析。空进样分析。色谱柱：色谱柱：2m2mm；80-100目；固定液为目；固定液为PEG20M柱温：柱温：100，10/min程序升温到程序升温到110应用应用2：血样中酒精分析，检查司机是否酒驾。血样中酒精分析，检查司机是否酒驾。方法：方法：样品平衡温度：样品平衡温度：平衡时间：平衡时间：30min色谱柱：色谱柱：30m0.53mm；石英毛细管柱；石英毛细管柱固定液：聚二甲苯硅氧烷固定液：聚二甲苯硅氧烷应用应用3：将塑料食
41、品包装袋剪成将塑料食品包装袋剪成30mm10mm，装入，装入100mL玻璃注射器，玻璃注射器，80预热预热20min，用空气稀释为，用空气稀释为100mL，恒，恒温温10min后进样分析。后进样分析。色谱柱：色谱柱：500mm3mm；80-100目填充柱目填充柱固定液：固定液：20%PEG20M柱温：柱温：80最小检查浓度为最小检查浓度为0.31mg/m2固体样品（塑料、食品等）顶空分析：塑料食品包固体样品（塑料、食品等）顶空分析：塑料食品包装袋中的甲苯残留量测定装袋中的甲苯残留量测定方法：方法：（3）裂解气相色谱法）裂解气相色谱法（pyrolysisgaschromatography，PyG
42、C）原理：原理：一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分裂解规律，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布，采用布，采用GC分析，鉴定裂解产物，对样品进行表征。分析，鉴定裂解产物，对样品进行表征。方法：方法：样品置于裂解器中，严格控制条件，快速加热，使之迅样品置于裂解器中，严格控制条件，快速加热，使之迅速分解为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产物送入色速分解为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产物送入色谱柱分离，获得定性和定量数据。谱柱分离，获得定性和定量数据。流程：流程：载气载气
43、六通阀六通阀压力表压力表气化室气化室色谱柱色谱柱裂解器裂解器GC检测器检测器质谱仪质谱仪数据处理数据处理数据处理数据处理进样进样特点：特点：分离效率高分离效率高灵敏度高灵敏度高分析速度快：快速裂解、快速分析、无信息丢失分析速度快：快速裂解、快速分析、无信息丢失信息量大：裂解条件与裂解产物关系；样品组成与裂解产信息量大：裂解条件与裂解产物关系；样品组成与裂解产物；裂解机理和反应动力学研究物；裂解机理和反应动力学研究适合各种形态样品：粘稠液体、粉末、纤维、固体树脂、适合各种形态样品：粘稠液体、粉末、纤维、固体树脂、涂料、塑料等涂料、塑料等简单易行简单易行应用：应用：较大分子量、结构复杂、难挥发和难
44、溶解物质的分析鉴较大分子量、结构复杂、难挥发和难溶解物质的分析鉴定，如聚合物分析定，如聚合物分析热裂解热裂解+GC+MS（IR、NMR）是研究高分子化合物的）是研究高分子化合物的有力工具；在高分子、生物医学、环境科学、考古学、地球有力工具；在高分子、生物医学、环境科学、考古学、地球化学和炸药等领域应用广泛。化学和炸药等领域应用广泛。GC应用应用石化分析：石化分析：汽油单体烃分析等汽油单体烃分析等环境分析：环境分析：多氯联苯、氯化硼烷等多组分多氯联苯、氯化硼烷等多组分生物药剂：生物药剂：药物吸收、分布、代谢、排泄及毒性和剂型关系药物吸收、分布、代谢、排泄及毒性和剂型关系白酒分析：白酒分析：醇、醛
45、、酸、酯等醇、醛、酸、酯等GC发展前景发展前景GC色谱柱开发：色谱柱开发：选择性、寿命、成本、规格等选择性、寿命、成本、规格等专用分析系统：专用分析系统：芯片化、模块化、快速、可靠和自动化、网芯片化、模块化、快速、可靠和自动化、网络化络化专用分析软件开发：专用分析软件开发：专用化、网络化和远程支持性能等专用化、网络化和远程支持性能等2、气相色谱、气相色谱-质谱联用质谱联用1957年年HolmesJC和和MorrellFA开发开发GC-MS联用技术联用技术兼顾兼顾GC和和MS的优点：的优点：快速快速多组分定性定量分析多组分定性定量分析测定分子量测定分子量同时还具有：同时还具有：（1）GC进样：进
46、样：提高混合物分离、定性和定量效率提高混合物分离、定性和定量效率（2）MS检测：检测：提高适用性、选择性和灵敏度提高适用性、选择性和灵敏度（3）专属性好：）专属性好：t、m/z及强度三维信息，定性能力强及强度三维信息，定性能力强GC-MS特点：特点：（和（和GC、MS比较）比较）GC-MS能解决的问题：能解决的问题：（1）复杂混合物的成分分析）复杂混合物的成分分析石油烃类及非烃类、化工原料组成、酒中醇、醛、酸石油烃类及非烃类、化工原料组成、酒中醇、醛、酸和酯、天然产物萜类和甾类、中草药成分、烟草成分、香和酯、天然产物萜类和甾类、中草药成分、烟草成分、香精香料配方等精香料配方等（2）杂质成分的鉴
47、定和定量分析；）杂质成分的鉴定和定量分析；含量低，加大进样量或浓缩含量低，加大进样量或浓缩（3）目标混合物残留的定量分析：）目标混合物残留的定量分析：环境保护、疾病控制、药物代谢、兴奋剂、毒品、食环境保护、疾病控制、药物代谢、兴奋剂、毒品、食品安全等品安全等GC-MS应用：应用：1、高效液相色谱法（、高效液相色谱法（HPLC）高压泵高压泵流动相流动相溶剂溶剂废液废液色谱柱色谱柱检测器检测器WatersUPLC超高效液相色谱仪超高效液相色谱仪经经典典LCHPLC固定相粒径固定相粒径流流动动相相驱动驱动方式方式流流动动相流速相流速150-200m重力或低重力或低压泵压泵很慢很慢3-10m高高压泵压
48、泵快快(110mL/min)20世纪世纪60年代末年代末70年代初发展起来年代初发展起来四、液相色谱法及液质联用四、液相色谱法及液质联用基本理论基本理论塔板理论塔板理论速率理论速率理论A涡流扩散项涡流扩散项B/u分子扩散项（忽略）分子扩散项（忽略）Cu传质阻力项传质阻力项分离模式分离模式吸附色谱法（液固吸附色谱吸附色谱法（液固吸附色谱LSC）分配色谱法（液分配色谱法（液-液分配色谱液分配色谱LLC+键合相色谱键合相色谱）离子交换色谱法（离子交换色谱法（IEC）化学键合相色谱化学键合相色谱尺寸排阻（凝胶）色谱法尺寸排阻（凝胶）色谱法SEC、GPC亲和色谱亲和色谱HPLC特点特点高效液相色谱法的优
49、点高效液相色谱法的优点（与经典液相色谱法与气相色谱法比较）（与经典液相色谱法与气相色谱法比较）（1）分离效能高分离效能高（2）选择性高）选择性高（3）检测灵敏度高）检测灵敏度高（4）分析速度快）分析速度快（5）应用广泛，适于沸点高、热稳定性差的物质（占）应用广泛，适于沸点高、热稳定性差的物质（占70-80%），特别是蛋白质、核酸、氨基酸、多糖类、），特别是蛋白质、核酸、氨基酸、多糖类、植物色素、高聚物、染料及药物等物质的分离和分析。植物色素、高聚物、染料及药物等物质的分离和分析。High performance liquid chromatography,HPLC方法特点方法特点（1）分离分析
50、同时完成：）分离分析同时完成：融分离和检测于一体，可以实现融分离和检测于一体，可以实现复杂复杂混合物的多组分同混合物的多组分同时分析。时分析。（2）多种检测器，适用对象广：）多种检测器，适用对象广：紫外紫外UV、二极管阵列、二极管阵列PAD、荧光、化学发光、电化学、荧光、化学发光、电化学、质谱质谱MS等。等。（3）仪器联用，多重信息，定性能力强：）仪器联用，多重信息，定性能力强：LC-MS(NMR、IR)保留时间定性、光谱定性、质谱及串联质谱定性等。保留时间定性、光谱定性、质谱及串联质谱定性等。（4）仪器联用，灵敏度高，专属性好：）仪器联用，灵敏度高，专属性好：强大的分离功能和质谱的高灵敏度、