第二十二章：色谱联用分析法

第二十二章：色谱联用分析法

色谱联用分析法：将两种色谱法或将色谱法与质谱法、波谱法有机地结合起来而实现在线联用的分析方法

第一节：色谱-质谱联用分析法

包括：GC-MS、LC-MS、SFC-MS、CE-MS

GC-MS

简介

主要由色谱单元、质谱单元、接口和计算机系统组成

1. 接口：

对接口要求：

• 高样品传输率和除去载气能力
• 维持离子源高真空
• 样品组分通过接口时不应发生化学变化
• 接口对样品传输应该有良好重现性
• 接口的控制操作简单、方便和可靠
• 接口尽可能短，使样品组分快速通过

常用接口：

1. 直接导入型接口：接口温度高于柱温，载气惰性不会被离子化，适用于小内径毛细管色谱柱
2. 开口分流型接口：适用于小内径和中内径毛细管色谱柱
3. 喷射式分离器接口：具有分离载气、降低气压浓缩样品，适用于填充色谱柱和毛细管色谱柱，缺点是对易挥发化合物传输率不高

1. 质谱单元：扫描速度快，真空度不受载气流量影响

   1. 离子源：EI和CI

   2. 质量分析器：四极杆、离子阱、飞行时间TOF

      将两个或两个以上质量分析器连接在一起使用的质谱称为串联质谱

2. 色谱单元：无特殊要求，固定相稳定；氦气作载气比较理想；使用较低载气流量

3. 计算机系统：

数据采集模式及其提供的信息

1. 全扫描：在设定质量范围内以固定时间间隔不断冲傅扫描的数据采集模式。具有相同时间（一次扫描）的各离子强度进行累加得到总离子强度随时间变化的色谱图称为总离子流色谱图TIC。

   从全扫描数据提取出指定质荷比的离子流强度随时间变化的色谱图称为质量色谱图，也成为提取离子色谱图

2. 选择离子监测SIM：可用于目标化合物定量分析，对预先选定的一个或几个特征离子进行扫描

谱库检索

GC-MS法的特点和应用

特点：

• 定性参数多，定性可靠
• 检测灵敏度高
• 能检测未获得色谱分离的组分
• 分析方法容易建立（类似于GC）

适用于相对分子质量小于1000和挥发性成分分析

LC-MS

LC-MS联用一起简介

LC-MS接口已基本融入质谱的离子源系统中

1. 离子源：

   离子源作用：将流动相及其携带组分汽化；分离除去流动相分子；使试样组分离子化。

   API技术：电喷雾离子化（ESI）、大气压化学离子化（APCI）、大气压光离子化（APPI）

   1. ESI：过程——带电液滴形成、溶剂蒸发、气态离子形成。最软的离子化技术，由于能产生多电荷离子，能检测的相对分子质量范围大大拓宽。适用于分析中等极性至强极性化合物
   2. APCI：源内主要部件是一个由多层套管组成的APCI喷嘴和一个电晕放电针，适用于分析有一定挥发性的中等极性与弱极性，相对分质量2000以下的分子，不产生多电荷离子。与ESI相比，APCI对流动相种类、速度及添加物依赖性小。

2. 质量分析器：四极杆、离子阱、飞行时间

采用惰性气体碰撞的方式可使准分子离子进一步裂解成碎片离子，这一过程称为诱导裂解CID。

串联质谱就是将某一（某些）特点分子离子进行CID，产生相应碎片离子，从而获得针对选定离子的结构信息。包括：四极杆串联质谱（QQQQ）、四极杆-飞行时间串联质谱（Q-TOF）、离子阱-飞行时间串联质谱（IT-TOF）、飞行时间-飞行时间（TOF-TOF）

1. 色谱单元：无特殊要求

   1. 色谱柱：使用短色谱质缩短分析时间。使用ESI，应用小内径对应较小流速，使用常规需要分流；使用APCI反之。
   2. 流动相：不含非挥发性盐，溶剂纯度符合要求

   根据色谱柱内径和离子源类型选择合适流速，一般ESI流速越低灵敏度越高，APCI相反

数据采集模式及提供的信息

包括全扫描、选择离子监测、产物离子扫描（仅适用于串联质谱包括离子阱质谱）、（选择反应监测、前体离子扫描、中性丢失扫描是串联四极杆质谱仪特有模式）

1. 选择反应监测SRM（多反应监测MRM)：第一个质量分析器对特点前体离子进行扫描，第二个质量分析器对该前体离子通过CID产生的特定产物离子进行扫描，可用于定量。与SIM相比选择性更好，灵敏度更高
2. 产物离子扫描（子离子扫描）：第一个对特点前体扫描，第二个对产生的所有离子进行扫描，用于结构分析。
3. 前体离子扫描（母离子扫描）：第一对能产生特定产物离子的所有前体离子进行扫描，第二个仅对特点产物离子扫描，适用于系列结构同系物鉴定
4. 中性丢失扫描：第一个对丢失指定中性碎片的前体离子进行扫描，第二个对已丢失指定中性碎片的产物离子进行扫描，用于研究相似物或相同结构基团

基质效应及解决办法

基质效应ME：在色谱分离中与被测物共流出的样品基质成分对被测物离子化过程的影响，即能产生离子抑制或增强作用，进而影响精密度和准确性

1. 选择合适的样品预处理方法：
2. 采用小进样量
3. 优化色谱分离条件：适当延长待测组分保留时间，使待测组分与内源性物质达到色谱分离
4. 采用合适的离子源：ESI更容易受基质效应影响，可改用APCI
5. 选择合适的内标：稳定同位素标记物是最为理想的内标物

LC-MS的特点和应用

特点：提供信息多；专属性强、灵敏度高、分析速度快；测定质量范围宽；

适用于极性较大、挥发性差或热不稳定化合物的分析

第二节：色谱-色谱联用分析方法

根据接口不同分为二维色谱法C+C（普通接口）、全二维色谱法CC(聚焦接口）两种方法

主要有：GC-GC、GCGC、2D-TLC、LC-LC、LC-GC

全二维气相色谱法

仪器组成和功能

1. 调制器：定时浓缩从第一根色谱柱流出的组分
   1. 热解吸调制器：通过改变温度，使组分在固定相上被吸附后再解吸而实现聚焦和再进样
   2. 径向冷阱调制器：通过冷阱捕集小段组分
2. 色谱柱：一般第一根柱较长、液膜较厚、具有较大相对内径，非极性柱；第二根较短、液膜较薄、细口径、极性柱或中等极性柱。第一根载气流速低，第二根载气流速高
3. 检测器：要求检测器相应时间非常短，FID，也可用ECD

GCGC法的特点和应用

特点：

• 峰容量大：GC-GC为各自峰容量之和，GCGC为两柱峰容量之乘积
• 分析速度快
• 灵敏度高
• 定性定量准确
• 分辨率高：为两色谱柱平方和的平方根

液相色谱-液相色谱联用法

实现联用的关键技术是柱切换，即利用多通阀进行切换，多通阀可以将前级液相色谱柱分理处的某一段目标组分切割再转移到第二级液相色谱柱上继续进行分离和分析