A B C 图 1-1 GD-ESI 离子源结构示意图当使用辉光放电电离离子源时, 通过大量实验发现氩气在通过 GD-ESI 离子源前端会被 GD-ESI 离子源辉光电离产生大量离子这些氩气离子与从中央石英毛细管喷出的样品溶液中的气态样品分子反应, 产生样品分子离子或准分子离子, 从而实现辉光放

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娩练应
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1 辉光放电 - 电喷雾离子源 (GD-ESI) 的研发及应用 Tel: wang_82713@iccas.ac.cn ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 常压敞开式电离源由于其操作的方便性, 现已成为近些年质谱离子源研发的热点方向之一到目前为止, 已研发出来的各种常压敞开式电离源, 包括 APCI ESI DART EESI 等, 在有机化合物鉴定蛋白质分析农残兽残分析药物研发等领域有着广泛的应用但这些离子源主要不足在于广谱通用性差, 分析不同类物质时需要切换离子源, 比较繁琐, 限制了测试样品的能力为了解决现有常压敞开式离子源存在的这些问题, 我们将辉光放电电离及电喷雾电离二者结合, 构造了辉光放电 - 电喷雾离子源 (GD-ESI), 两种电离方式相互弥补, 极大地扩展了现有离子源的测试样品能力 1 GD-ESI 离子源的设计与制造 GD-ESI 离子源示意图见图 1-1 只有 B 电极接正或负高压, 该离子源为辉光放电电离离子源 ; 只有 C 处毛细管连接正或负高压, 该离子源为电喷雾电离离子源由此可见, 新型离子源可以通过简单转换实现辉光放电与电喷雾两种分析方式之间的转换分析时, 样品由处于中心处的石英毛细管导入, 简单方便

A B C 图 1-1 GD-ESI 离子源结构示意图当使用辉光放电电离离子源时, 通过大量实验发现氩气在通过 GD-ESI 离子源前端会被 GD-ESI 离子源辉光电离产生大量离子这些氩气离子与从中央石英毛细管喷出的样品溶液中的气态样品分子反应, 产生样品分子离子或准分子离子, 从而实现辉光放电电离, 电离过程如下 : Ar 辉光放电 Ar + Ar + +M Ar+[M] + 2

2 A B C 图 1-1 GD-ESI 离子源结构示意图当使用辉光放电电离离子源时, 通过大量实验发现氩气在通过 GD-ESI 离子源前端会被 GD-ESI 离子源辉光电离产生大量离子这些氩气离子与从中央石英毛细管喷出的样品溶液中的气态样品分子反应, 产生样品分子离子或准分子离子, 从而实现辉光放电电离, 电离过程如下 : Ar 辉光放电 Ar + Ar + +M Ar+[M] + 2 GD-ESI 离子源的应用 2.1 GD-ESI 源分析炸药类样品常见检测爆炸物的质谱检测方法是 GCMS 检测法, 但是这种方法存在样品前处理复杂, 灵敏度不高, 检测时间长等缺点为了解决这些问题, 我们考察了 GD-ESI 离子源分析爆炸物类样品的性能图 2-1 是 RDX 使用 GD-ESI 离子源 GD 负离子模式分析做出的高分辨质谱图质谱图中, 为 RDX 样品分子吸附上一个硝酸根 [ 3] - 离子后得到的准分子离子峰即 [M+ 3] -

3 图 2-1 RDX 样品高分辨质谱图 2.2 GD-ESI 离子源分析饱和直链烷烃类样品现在市售的质谱仪离子源中唯有 EI 源质谱仪可以检测烷烃类化合物, 但是 EI 质谱仪检测烷烃类化合物存在一个先天缺陷, 由于 EI 离子源的电离能太高把烷烃分子全部电离成碎片离子看不到分子离子峰不能确定样品的分子量而且把烷烃样品全部电离成彼此相差 14Da 的碎片离子, 即便分子量相差很多的烷烃样品, 最终做出的 EI 源质谱图也是非常相似的, 例如 : 八碳饱和直链烷烃和十六碳饱和直链烷烃标准 EI 源质谱图非常相似, 见图 2-2( 摘自 IST 14 版标准谱图库 ) Inten.(x10,000) m/z

4 1.00 Inten.(x10,000) m/z 图 2-2 八碳饱和直链烷烃和十六碳饱和直链烷烃的标准 EI 源质谱图我们考察了利用 GD-ESI 离子源 GD 正离子模式分析烷烃类样品的性能使用的直链饱和正构烷烃标准品见表 2-2 表 2-2 直链饱和正构烷烃标准品序号样品名称分子式分子量 (Da) 结构式 1 戊烷 C 5H 己烷 C 6H 庚烷 C 7H 辛烷 C 8H 癸烷 C 10H 碳正构烷烃 C 12H 碳正构烷烃 C 14H 碳正构烷烃 C 16H 碳正构烷烃 C 18H 碳正构烷烃 C 19H 石蜡 (CH 2)n 500 (CH 2)n 用分析纯的正戊烷作溶剂将样品稀释 10 倍, 癸烷 GD-ESI 离子源辉光放电电离正离子模式低分辨 (LTQ MS) 质谱图见图 2-3

5 n-c10h22-ar 173 MS2-20eV_+ #82 RT: 0.39 AV: 1 L: 4.25E6 T: ITMS + p ESI Full ms [ ] Relative Abundance m/z 图 2-3 癸烷 GD-ESI 离子源正离子模式低分辨质谱图从图 2-3 中可以清晰的看到 155Da 和 173Da 两个丰度最高的离子峰这两个峰的质量数与癸烷的分子量分别相差 13Da 和 31Da 利用经典质谱碎裂原理并结合实际样品的电离环境推断 155Da 离子峰是癸烷被氧化成醛并失去一个氢负离子产生的准分子离子反应式为 : R CH 3 3 R 放电 H -H - R 173Da 离子应为癸烷被氧化成醛以后进一步被氧化成羧酸并加上一个氢质子产生的准分子离子反应式为 : R CH 3 3 R 放电 H 3 H + R R 为了进一步验证推论正确性, 把 GD-ESI 离子源与 FT-ICR MS 高分辨质谱仪相连对 155 和 173 两个峰进行高分辨分析确定其元素组成, 数据见图 2-3 通过高分辨质谱分析计算得出 155Da 离子的元素组成为 C 10H 离子的元素组成为成 C 10H 210 2, 与推测的结果吻合为了进一步确保结果准确, 再利用固相微萃取针对 GD-ESI 离子源 GD 正离子模式喷出的样品直接收集, 然后把固相微萃取针迅速扎入 GCMS 气相色谱质谱联用仪进行分析通过 GCMS 分析得出 158Da 离子峰对应的物质是癸烷被氧化后产生的十碳醛, 而 173Da 离子则是在醛的基础上进一步被氧化而产生的十碳羧酸发现这个规律后再分别去分析其他的烷烃质谱 H H H

6 图, 发现每张图中都有 [M+13] + 和 [M+31] + 的准分子离子峰, 而且这些峰都是图中的基峰分辨率也非常高, 从而可以得出结论 : 利用 GD-ESI 离子源 GD 正离子模式分析饱和烷烃类化合物可以得到非常强的准分子离子峰, 直接确定烷烃样品的分子量图 2-4 癸烷高分辨质谱图 2.3 对中等极性样品的检测利用 GD-ESI 离子源 GD 负离子模式分析中等极性化合物, 首先选用长链羧酸类物质作为实验样品见表 2-3 表 2-3 长链羧酸类样品序号样品名称分子式分子量 (Da) 结构式 1 癸酸 C 10H H 2 油酸 C 18H H 3 软脂酸 C 16H 硬脂酸 C 18H H H

7 把 GD-ESI 离子源与 FT-ICR MS 质谱仪相连用甲醇水 (1/1,V/V) 混合溶剂把样品稀释 100 倍进行实验实验发现当 GD-ESI 离子源为 ESI 负离子模式时可以检测到各种脂肪酸的 [M-H] - 和 [2M-H] - 准分子离子峰, 见图 2-5 图 2-5 硬脂酸 GD-ESI 离子源 ESI 负离子模式质谱图为了提高检测灵敏度向样品溶液中加入各种离子化试剂, 结果发现在 ESI 负离子模式下用质子海绵作离子化试剂仪器检测到样品的 [M-H] - 离子峰信号强度最强, 其次是在 ESI 正离子模式下氨水做离子化试剂的效果, 仪器可以检测到 [M+H 4] + 的准分子离子峰向油酸样品溶液中加入 10%(V/V) 的氯仿时, 在 ESI 负离子模式下可以检测到 [M+] - 准分子离子峰把 GD-ESI 离子源设置成 GD 负离子模式, 氩气作反应气可以检测到脂肪酸的 [M-H] - 峰, 见图 2-6 图 2-6 油酸 GD-ESI 离子源 GD 负离子模式质谱图

8 2.4 GD-ESI 离子源对醇酚醛酮酯聚乙二醇 (PEG) 及含杂原子的有机小分子化合物的分析为了进一步验证 GD-ESI 离子源分析有机小分子化合物的能力, 选用醇酚醛酮酯 PEG 和含有杂原子的有机小分子化合物样品对 GD 离子源进行实验, 实验样品见表 2-4 表 2-4 实验所用各种有机小分子序号样品名称分子式分子量 (Da) 结构式 1 甲醇 CH 4 32 H 2 乙二醇 C 2H H H 3 甘油 C 3H H H H H 4 硝基苄醇 C 7H 六氟异丙醇 C 3H 2F 苯酚 C 6H 6 94 F 3 C 2 H CF 3 H 7 PEG600 (C 2H 4)n 600 (C 2H 4)n 8 丙酮 C 3H 戊二醛 C 5H HC CH 10 乙酸乙酯 C 4H 三乙胺 C 6H 氨基吡啉 C 13H C 4 H 9 13 C 16H C 4 H 9 C 4 H 9 C 4 H 9

9 H 2 14 C 10H H 2 H 2 H 2 15 C 13H H 2 CH 16 C 7H H 2 CH Bu BuH 2 H 2 17 C 25H C 15H 21Br 427 Br Br C 8H H H H H 用色谱纯丙酮将各种样品溶解成浓度约 1mg/ml 的溶液待测首先将 GD-ESI 源与 LTQ MS 质谱仪相连接分析待测样品使用 LTQ MS 质谱仪检测样品得到的质谱图见图 2-7 discharge-peg_1 #14 RT: 0.03 AV: 1 L: 8.55E5 T: ITMS + p ESI Full ms [ ] PEG Relative Abundance m/z

10 HCH2-PH-2-+H3H2 #435 RT: 1.18 AV: 1 L: 1.41E5 T: ITMS - c ESI Full ms [ ] 硝基苄醇 Relative Abundance m/z ESI-C10H102_1 #35 RT: 0.07 AV: 1 L: 3.90E4 T: ITMS + p ESI Full ms [ ] H H 2 70 Relative Abundance m/z DISCHARGE-C16H284_1 #775 RT: 1.30 AV: 1 L: 1.67E6 T: ITMS + p ESI Full ms [ ] C 4 H 9 C 4 H Relative Abundance m/z 图 2-7 GD-ESI 离子源分析的部分含杂原子小分子化合物质谱图由上面所列出的质谱图可以看出 GD-ESI 离子源可以检测的小分子化合物范围非常广泛而且, 检测灵敏度和准确性都很高 2.5 GD-ESI 离子源对肽类生物小分子化合物的分析

11 GD-ESI 离子源也能分析氨基酸多肽类样品使用 GD-ESI 离子源在 ESI 正离子模式下分析胸腺五肽纯净样品测试 GD-ESI 离子源的检测能力将 GD-ESI 离子源与 FT-ICR MS 质谱仪相连, 把 GD-ESI 离子源调整为 ESI 正离子模式所检测到的样品质谱图见图 2-8 图 2-8 GD-ESI 离子源 ESI 正离子模式分析胸腺五肽质谱图从图 2-8 中可以明显看到只有和 680 三个质谱峰, 在这三个峰中 680 质谱峰的丰度是其他三个峰的 10 倍多, 而 680 这个峰就是胸腺五肽的 [M+H] + 准分子离子峰 GD-ESI 离子源的 ESI 正离子模式对肽类化合物有非常好的分析效果 3 小结 GD-ESI 离子源因结合辉光放电电离与电喷雾电离, 具有非常普适的电离能力 GD-ESI 离子源对炸药类样品有很高的检测灵敏度 GD-ESI 离子源与传统商品化的离子源相比最大的优势在于分析饱和直链类样品时, 不但能检测到碎片峰还能看到准分子离子峰, 能够直接确定样品的分子量 GD-ESI 离子源对含有杂原子的样品同样具有很强的电离能力 GD-ESI 离子源不但具有 GD 分析功能还有 ESI 分析功能, 当分析肽类样品时可以把 GD-ESI 离子源转换为 ESI 电离模式, 这样就可以轻松分析肽类样品

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不同基源石斛属植物不同来源商品石斛徐蓓杨莉陈崇崇王峥涛徐珞珊建立黄草类石斛的薄层色谱定性鉴别方法采用薄层色谱法考察不同基源石斛及商品药材中专属性成分联苄类化合物毛兰素石斛酚杓唇石斛素和三羟基甲氧基联苄的薄层色谱行为对石斛药材进行定性鉴别通过种不同基源的石斛及批商品石斛的薄层色谱鉴别证明此方法专属性强操作简单重复性好为石斛的鉴别提供了一种准确有效的新方法本方法可用于黄草类石斛的鉴别为中药石斛的质量标准研究提供科学依据