直馏柴油中硫化物甲基锍盐合成及电喷雾高分辨质谱分析

DOI ：10.3724/SP.J.1096.2010.00413

直馏柴油中硫化物甲基锍盐合成及电喷雾-高分辨质谱分析

潘娜

史权

*

徐春明刘鹏张亚和何俊辉赵锁奇

（中国石油大学重质油国家重点实验室，北京102200）

摘

要

在四氟硼酸银的催化作用下，以碘甲烷对直馏柴油进行甲基衍生化反应，使其中的有机硫化物转变

成极性较强的锍盐，再用电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振质谱仪进行检测。结合气相色谱-脉冲火焰光度检测器（GC-PFPD ）分析，研究不同类型的硫化物甲基衍生化反应的选择性和转化率。结果表明：柴油中硫化物在室温条件下容易与碘甲烷发生甲基化反应，大部分硫化物转化为锍盐，总转化率超过80%，苯并噻吩类比二苯并噻吩类更易发生甲基衍生化反应，转化率也相应较高。烷基二苯并噻吩不同取代位异构体间反应选择性存在较大差异，高分辨质谱分析结果表明，直馏柴油中存在环状硫醚类化合物。关键词

柴油；硫化物；甲基衍生化；电喷雾；离子回旋共振；质谱

2009-05-15收稿；2009-07-17接受本文系“973”基金（No.2004CB217801）资助项目*E-mail ：sq@https://www.wendangku.net/doc/943187404.html,

1引言

近年来，傅立叶变换离子回旋共振质谱仪（FT-ICR MS ）技术的发展为石油组学提供了一种更有效的分析手段。由于FT-ICR MS 具有超高的分辨率和高质量准确度，电喷雾电离源（ESI ）与FT-ICR MS 相结合的方法，已经应用于石油中的含氮、含氧化合物［1 3］

的分析。ESI 是一种选择性的电离源，不能直接电离石油中极性较弱的硫化物。碘甲烷可以将硫化物甲基衍生为甲基锍盐，进而能够以电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振质谱仪（ESI FT-ICR MS ）检测［4，5］

。模型化合物进行锍盐合成时，不同类型的硫化物

的转化率不同［6］

。对于石油中的各类复杂的含硫化合物，甲基衍生化反应的选择性及转化率缺乏研究报

道。本研究采用直馏柴油为研究对象，通过GC-PFPD ，对其中硫化物的甲基化反应的选择性和转化率

进行了考察。使用ESI FT-ICR MS 分析锍盐分子组成，进而研究柴油中含硫化合物的组成与分布。

2

实验部分

2.1

仪器与试剂

SP 3420毛细管气相色谱仪，配置5380型脉冲火焰光度检测器（美国O.I.公司）；7000型硫氮仪（美国Antke 公司）；Apex-Ultra 9.4T 型FT-ICR MS （美国Bruker 公司）。1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、碘甲

烷、四氟硼酸银、正己烷、甲苯和甲醇均为分析纯。

2.2甲基衍生化反应及样品制备

取3份直馏柴油样品（独山子常二线，204 363?，总硫2310mg /L ）各100mg ，分别进行1，

2和3次甲基衍生化反应。单次反应：以2mL 二氯乙烷稀释直馏柴油样品，加入50μL 碘甲烷，

2mL 0.5mol /L 四氟硼酸银的二氯乙烷溶液，超声震荡混合均匀；避光条件下，室温静置24h 。反应方程式如下［4］

：

离心反应后的溶液，去除碘化银沉淀，再以正己烷萃取出反应后柴油，分别标记为O-1，O-2和O-3（对应不同的反应次数）；同时得到的锍盐固体相应标记为S-1，S-2和S-3。2.3

仪器工作条件

HP-5柱（30m ?0.25mm ，0.25μm ），升温程序：初始温度50?，保持3min ；以5?/min 升至

第38卷2010年3月

分析化学（FENXI HUAXUE ）研究简报Chinese Journal of Analytical Chemistry

第3期413 416

300?，保持10min 。分流进样，分流比50?1；进样口温度280?；N 2为载气，进样口压力100kPa 。

用正己烷将反应前后的柴油稀释至同一体积浓度，进行总硫和色谱分析，总硫浓度换算为柴油中实际体积浓度；总硫浓度通过色谱峰面积归一化处理得单体硫化物浓度。进样流速180μL /h ；极化电压－4000V ，毛细管入口和出口电压分别为－4500和320V ；离子源六极杆直流电压2.4V ，射频300V PP ；四极杆Q1=100Da ，射频140V PP ；碰撞池氩气流量0.3L /s ，碰撞能－1.5eV ，贮集时间4s ，离子导入分析池0.8ms ；质量范围115 400Da ，采样点数512k ，激发衰减18db 。锍盐和柴油样品溶于少量二氯甲烷中，再由甲苯-甲醇（1?1，V /V ）混合溶液分别稀释至0.02和0.5g /L ，轻轻振荡使其混合均匀，然后进行ESI FT-

ICR MS 分析。数据处理方法见文献［7］。3

结果与讨论

3.1

反应前后柴油中硫化物组成变化

柴油及3个不同反应次数剩余油（O-1，O-2和O-3）的总硫浓度（对应原始柴油体积）分别为2310，560，410和300mg /L ，4个油样的PFPD 色谱图见图1。参考文献［8］对图1中的主要化合物进行鉴定，结果见表1。4个油样的谱图基线都有不同程度的隆起，表明油样中含硫化合物组成十分复杂，毛细管

气相色谱仍然无法使所有化合物实现分离。根据积分结果，隆起部分的质量分数都大于50%。碳数为0 3的烷基取代DBT 化合物单体的数量非常有限，而且易识别。这部分化合物虽然在色谱图中表现出较高的单体丰度，并且为基峰，但这些单体化合物占全部含硫化合物的总量并不高。根据烷基苯并噻吩类色谱峰的分布特征，可以推测t >30min 隆起部分肯定含有较多烷基苯并噻吩，但是无法确定是否存在长侧链大分子烷基噻吩或其它类型含硫化合物。

结合图1色谱峰形特征及表1的转化率，可以看到，甲基衍生化反应1次后，大部分含硫化合物都发生了反应。随反应深度的加深，同一化合物的转化率逐渐降低，

这可以解释为反应物浓度降低影响了图1甲基化反应前后柴油的GC-PFPD 色谱图Fig.1

GC-pulse flame photometric detection （PFPD ）

chromatogram of straight run diesel before and after methylation

反应转化率。经过甲基衍生化反应3次后，大部分硫化物的转化率均大于80%。

在单次反应过程中，各化合物的转化率存在较

大差距。相对于C 2-BT 的转化率（86.4%），4-甲基二苯并噻吩和4，6-二甲基二苯并噻吩的转化率较

低，仅为52.0%和42.5%；而BTs 的转化率高于DBTs 的转化率，表明在此反应体系中，苯并噻吩类比二苯并噻吩类有更高的反应选择性。

以二甲基二苯并噻吩类化合物为例进行同分异构体之间的对比，在可鉴定的6个二甲基二苯并噻吩的单体化合物中，4，6-二甲基二苯并噻吩的单次及总转化率均低于其它化合物，说明对于相同的分子

类型，结构差异对于此反应的影响显著。此现象与加氢脱硫反应过程中二苯并噻吩类化合物的反应特

征很相似，可以解释为4-、6-位甲基对硫原子产生屏蔽效应，使其活性降低，难以进行加成反应。3.2

锍盐ESI FT-ICR MS 分析柴油及其衍生物组成十分复杂，但组成这些化合物的元素并不多（如C ，H ，N ，O ，S ）。FT-ICR MS 的分辨率在柴油组分的质量范围内非常容易达到20万以上的宽谱质量分辨率，对化合物分子式确定十

分准确。定义等效双键（DBE ）为双键与环烷数之和［9］

。

柴油及锍盐样品的ESI FT-ICR MS 谱图如图2所示。经鉴定，衍生化处理前柴油在ESI 条件下电离的化合物主要为含氮化合物，未鉴定出含硫化合物，而在反应产物质谱图中丰度较高的质谱峰，均对应化合物含有1个硫原子，根据前期研究结果［3，4］

可以确定这些化合物即为锍盐。质谱图中特殊的丰度优势说明，锍盐类化合物在正离子ESI 条件下非常容易电离。

反应前后质谱中对应化合物种类完全不同，但质量分布范围相似（m /z 140 340）。m /z 213的丰

4

14分析化学第38卷

度最高，经鉴定，其对应的含硫化合物为C 1-DBT ，与色谱分析结果相符。

表1直馏柴油中硫化物的转化率

Table 1Conversion ratio of sulfur compounds to methylsulfonium in diesel

峰号Peak number 化合物Compounds

转化率Conversion （%）1次The 1st time 2次The 2nd time 总

Accumulated

分步Single step 3次The 3rd time

总

Accumulated

分步Single step 1C 2-苯并噻吩Ethyl /Dimethyl benzothiophene （BT ）86.491.638.494.028.12C 3-苯并噻吩Trimethyl -BT 79.188.946.991.623.93>C 3-苯并噻吩（>C 3-BT ）68.583.547.886.820.0BTs

71.985.247.388.321.04二苯并噻吩DBT 67.580.840.885.524.854-甲基二苯并噻吩4-Methyl DBT 52.074.647.182.732.262，3-甲基二苯并噻吩2，3-Methyl-DBT 72.583.640.688.228.271-甲基二苯并噻吩1-Methyl-DBT

63.577.538.485.937.484-乙基二苯并噻吩4-Ethyl-DBT 52.974.145.584.239.194，6-二甲基二苯并噻吩thyl -DBT 42.572.251.780.630.3102，4-二甲基二苯并噻吩2，4-Dimethyl DBT 75.080.923.789.947.4112，6-二甲基二苯并噻吩2，6-Dimethyl DBT 72.485.346.786.1 5.7123，6-二甲基二苯并噻吩3，6-Dimethyl DBT 65.879.038.587.139.0133，7-二甲基二苯并噻吩3，7-Dimethyl DBT 63.871.621.581.334.2141，4-二甲基二苯并噻吩1，4-Dimethyl DBT 64.879.642.587.036.315C 3-二苯并噻吩C 3-DBT 55.877.749.682.722.516

>C 3-二苯并噻吩（>C 3-DBT ）31.052.431.073.644.7DBTs

57.9

75.2

41.2

83.5

33.5

峰号同图1（The Peak numbers are the same as in Fig.1）

。

图2柴油与甲基锍盐的FT-ICR MS 质谱图及局部放大图Fig.2

Broadband and mass scale expanded positive-ion ESI FT-ion cyclotron resonance mass

spectra of methylsulfonium salts

锍盐类化合物在质谱图中质谱峰数量很多，且表现出明显的规律性，同类化合物同系物的质谱峰连

续分布（相邻质谱峰质量数相差14.0156Da ），且呈正态分布特征，相邻的较强质谱峰间相差2.0156Da ，对应DBE 相差1，即分子中相差一个双键或一个饱和环烷环。根据这些特征确定质谱图中一个或几个质谱峰对应的分子式后，可以快速实现对其它质谱峰的鉴定。鉴定出的化合物以DBE 进行统计，相对丰度见图3。图3中散点的大小代表相对丰度的强弱。化合物根据DBE 值的大小划为不同组，如BT 的分子式为C 8H 6S （对应甲基锍盐为C 9H 8SBF 4），即DBE =6，BT 及其同系物的DBE 值为6，而噻吩和二苯并噻类化合物的DBE 值分别为3和9。图3中DBE =6和DBE =9类化合物与相邻缩合度化合物相比均表现出较强的相对丰度。

DBE 值在1 12间连续分布说明，存在大量其它缩合度（类型）的化合物，不存在DBE =0的链状

硫醚；由于直馏柴油中不存在烯烃，

DBE =1只能对应含1个环的环状硫醚；1 4环的硫醚理论上对应DBE =1 4，但噻吩类化合物的DBE =3，因此可以肯定存在1环和2环硫醚；DBE >3的化合物可能存

5

14第3期潘娜等：直馏柴油中硫化物甲基锍盐合成及电喷雾-高分辨质谱分析

图3直馏柴油中硫化物DBE 及碳数分布图Fig.3

Isoabundance pattern for DBE versus the

carbon number of the monosulfur species for the straight run diesel

在多种来源。DBE =7对应的硫化物的结构比BT 多一个环或者是多一个双键，如四氢萘并噻吩，这类化合物在色谱分析中未被鉴定，但质谱图中较高的相对丰度说明其在柴油存在且含量较高。在DBE =9中存在碳数为10与11的化合物，DBE =10中存在碳数为11的化合物，经过对重复

实验数据的分析，初步排除杂质影响的可能。对于这几种化合物的类型及其结构特征目前无法给出合理解释，有待深入研究。本实验从柴油馏分中鉴定出的化合物类型主要有噻吩、苯并噻吩（BT ）、二苯并噻吩（DBT ）、二氢苯并噻吩以及单环的环状硫醚类化合物。

References

1Marshall A G ，Rodgers R P.Accounts of Chemical Research ，2004，37（1）：53 592Rodgers R P ，Schaub T M ，Marshall A G.Anal.Chem.，2005，77（1）：20A 27A 3Marshall A G ，Rodgers R P.PNAS ，2008，105（47）：18090 180954Muller H ，Andersson J T.Anal.Chem.，2005，77（8）：2536 2543

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Pellegrin V.Chemical Education ，1983，60（8）：626 633

Synthesis and Characterization of Methylsulfonium Salt in Diesel

Fraction Using Electrospray Ionization Fourier Transform

Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry

PAN Na ，SHI Quan *，XU Chun-Ming ，LIU Peng ，ZHANG Ya-He ，HE Jun-Hui ，ZHAO Suo-Qi （State Key Laboratory of Heavy Oil Processing ，China University of Petroleum ，Beijing 102200）

Abstract Sulfur compounds in the diesel were selectively derived into methylsulfonium salts by reacting with

iodomethane in the presence of silver tetrafluoroborate ，and characterized by positive-ion electrospray ioniza-tion （ESI ）fourier transform ion cyclotron resonance （FT-ICR MS ）.The conversion ratios and react selectivi-ties of the methylation for various sulfur compounds were investigated by gas chromatograph coupled with pulse flame photometric detector （GC-PFPD ）.Result shows that the sulfur compounds in the diesel can react with iodomethane easily at room temperature ，the most of sulfur compound derived into methylsulfonium salts ；the homologue of benzothiophene get the higher conversion ratio and react selectivity than the homologue of dibenzothiophene （DBT ）.It is found that primarily sterically hindered alkylated DBT ，for example ，4-or 4-，6-DBT ，is recalcitrant to be methylated.Other than benzothiophenes and dibenzothiophenes ，one-and two-ring sulfides ，as well as other sulfur compounds with a double bond equivalent （DBE ）value ranged from 1to 12are identified in the diesel.Keywords

Diesel ；Sulfur compounds ；Methylsulfonium ；Electrospray ionization ；Fourier transform-ion

cyclotron resonance ；Mass spectrometry

（Received 15May 2009；accepted 17July 2009）

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14分析化学第38卷

浅析电喷雾质谱仪中的电喷雾系统

浅析电喷雾质谱仪中的电喷雾系统 王化斌 刘钟栋 郑隆钰 卢奎 (郑州工程学院,郑州 450052) 曹书霞 (郑州大学,郑州 450052) 刘艳 (清华大学,北京 100084) 摘 要:本文主要介绍了电喷雾质谱仪中的电喷雾部分的基本组成及基本原理。主要包括电喷雾的过程、喷雾源、气相离子的选择以及在电喷雾系统中发生的相关气相化学反应。最后介绍了电喷雾质谱的优缺点。 关键词:电喷雾,电喷雾质谱仪 The Basic Construction and Principles of the Electro_spray System in Electro_spray Mass Spectrometry Wang Huabin,Liu Zhongdong,Zheng Longyu,Lu Kui (Zhengzhou Institute of Technology,Zhengzhou 450052) Cao Shuxia (Zhengzhou University,Zhengzhou 450052) Liu Yan (Tsinghua University,Beijing 100084) Abstract:This article mainly introduced the basic construction and principles of the electro_spray sys tem of electro_spray mass spectrometry including the processes of electro_spraying,sampling gas phase ions and the accompanying chemical reactions and last the authors gave a roughly summary of the electro_spray mass spectrometry s advantages and disadvantages. Key words:Electro_spray,Electro_spray mass spectrometry 前言 电喷雾作为一种产生气相离子的方法是由Dole和他的合作者们于1968年提出的,在1973年,Dole等人提出将电喷雾与传统质谱仪联用,而 95

生物质谱技术

生命科学被誉为２１世纪的最前沿科学之一，随着人类第一张基因序列草图的完成和发展，生命科学的研究也将进入一个崭新的后基因组学，即蛋白质组学时代。正如基因草图的提前绘制得益于大规模全自动毛细管测序技术一样，后基因组研究也将会借助于现代生物质谱技术等得到迅猛发展。本文拟简述生物质谱技术及其在生命科学领域研究中的应用。 １．质谱技术 质谱（ＭａｓｓＳＰｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）是带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小顺序排列的图谱。质谱仪是一类能使物质粒子高化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离，并检测强度后进行物质分析的仪器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。 质谱分析的基本原理 用于分析的样品分子（或原子）在离子源中离化成具有不同质量的单电行分子离子和碎片离子，这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能并形成一束离子，进入由电场和磁场组成的分析器，离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，其焦面接近于平面，在此处用检测系统进行检测即可得到不同质荷比的谱线，即质谱。通过质谱分析，我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。 质谱技术的发展 质谱的开发历史要追溯到２０世纪初Ｊ．Ｊ．Ｔｈｏｍｓｏｎ创制的抛物线质谱装置，１９１９年Ａｓｔｏｎ制成了第一台速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程碑。

电喷雾质谱

电喷雾电离质谱（电喷雾部分）的简介 ESI-MS的大概结构 电喷雾质谱主要有两部分组成, 电喷雾部分和质谱仪部分。电喷雾部分可以提供一种相对简单的方式, 使非挥发性溶液相的离子转入到气相; 而质谱仪部分则可以提供一种灵敏的、直接的检验。 ESI的基本原理 ESI 是一种离子化技术, 它将溶液中的离子转变为气相离子而进行MS分析。电喷雾过程可简单描述为: ：样品溶液在电场及辅助气流的作用下喷成雾状带电液滴，挥发性溶液在高温下逐渐蒸发，液滴表面的电荷体密度随半径减少而增加，当达到雷利极限时，液滴发生库伦爆破现象，产生更小的带电微滴。上述过程不断反复，最终实现样品的离子化。由于这一过程即没有直接的外界能量作用于分子，因此对分子结构破坏较少，是一种典型的“软电离”方式。

ESI过程 ESI过程中大致可以分为液滴的形成、去溶剂化、气相离子的形成3 个阶段。 液滴的形成和雾化 样品溶液通过雾化器进入喷雾室, 这时雾化气体通过围绕喷雾针的同轴套管进入喷雾室, 由于雾化气体强的剪切力及喷雾室上筛网电极与端板上的强电压( 2~6 kV) ,将样品溶液拉出, 并将其碎裂成小液滴。随着小液滴的分散, 由于静电引力的作用, 一种极性的离子倾向于移到液滴表面, 结果样品被载运并分散成带电荷的更微小液滴。液滴的形成及电喷雾过程如图2 所示。 去溶剂化和离子的形成进入喷雾室内的液滴, 由于加热的干燥气-氮气的逆流使溶剂不断蒸发, 液滴的直径随之变小,并形成一个“突出”使表面电荷密度增加。当达到Rayleigh( 雷利) 极限时, 电荷间的库仑排斥力足以抵消液滴表面张力时, 液滴发生爆裂, 即库仑爆炸, 产生了更细小的带电液滴, 离子的形成如图 3所示。

电喷雾电离质谱的简介与改进

电喷雾电离质谱

电喷雾电离质谱（电喷雾部分）的简介与改进 摘要：本文主要围绕电喷雾电离质谱的电喷雾部分的结构，原理，电喷雾的过程，以及其优缺点和应用对其做了简要的介绍，并在最后提出了一些改进的建议。希望通过本文的介绍大家可以进一步了解电喷雾电离质谱，并引起大家对电喷雾电离质谱的重视，在以后的实际运用中使其发挥更大的作用。关键字：电喷雾电离质谱质谱分析 Abstract: This paper mainly introduces the structure, principle, electrospray ionization process of ESI in ESI-MS（electrospray ionization mass spectrometry）, as well as its advantages、disadvantages and application, and concludes with some suggestions for improvement。 Through this paper I hope all of you can learn more about ESI-MS, draw your attention on ESI-MS, and let ESI-MS play a greater role in the practical application。Keywords: ESI-MS Mass Spectrometry 引言：电喷雾作为一种产生气相离子的方法是由Dole 和他的合作者们于1968 年提出的, 在1973年, Dole 等人提出将电喷雾与传统质谱仪联用, 而到1984 年才被用于实验中。电喷雾质谱作为一种较新的分析手段, 它正越来越广泛地被人们所利用。自从90 年代以来, 关于电喷雾质谱发展、应用和功能方面的出版物呈指数上升。但是在日常学习生活中电喷雾质谱却鲜为人知，对于质谱部分的介绍有很多书籍可以参考, 但对于电喷雾部分,国内关于此方面系统介绍的书籍、文章却极少。因此在此做一些介绍，并针对在实际分析工作中存在的一些问题提出一些改进的意见。 ESI-MS的大概结构 电喷雾质谱主要有两部分组成, 电喷雾部分和质谱仪部分。电喷雾部分可以提供一种相对简单的方式, 使非挥发性溶液相的离子转入到气相; 而质谱仪部分则可以提供一种灵敏的、直接的检测方式。 图 1电喷雾质谱示意图

电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用.

电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用 桑志红综述杨松成审校 （国家生物医学分析中心北京100850） 摘要本文综述了电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用。由于电喷雾电离质谱可产生多电荷峰，因此大大扩大了检测的分子质量范围，同时灵敏度高，另外它可与HPLC 及高效毛细管电泳分离技术联用，扩大了质谱在蛋白质化学研究中的应用。 关键词电喷雾电离；质谱；蛋白质化学 在有机化合物结构的鉴定中，质谱、核磁、红外及紫外等分析手段，从不同的侧面提供了化合物的结构信息。质谱以质量分析为基础，灵敏度高，可提供化合物的分子量、分子式（高分辨质谱）以及一些有关的结构信息。经典的有机质谱要求待测物能气化，有一定纯度，热稳定性好等条件，因此，极性高，不易气化，热不稳定以及不纯的化合物难以用经典质谱测定。近年来随着有机质谱在质谱硬件、软件、电离技术的发展，以及与各种分离方法相联（如色质联用技术）的接口的不断完善，扩大了化合物的检测范围，在分子量测定方面，已从化学小分子扩展到生物大分子，可测定的分子量达到几十万道尔顿。 质谱有多种电离方法，包括场解吸、等离子体解吸、激光解吸、快速粒子轰击、热喷雾电离和大气压电离等。每一种电离方法都有一定的分子量检测范围，一般认为热喷雾的分子量检测最大范围约8ku，快原子轰击为25ku。但是随着分子质量的增加，所有分析方法的灵敏度均有所下降。 电喷雾电离质谱（ESI-MS）由于可以产生多电荷峰，与传统的质谱相比扩大了检测的分子质量范围，同时提高了灵敏度，使一种M/Z限制在一定范围的四极质谱，就可以分析分子质量超过200ku的蛋白质[1]。另外ESI-MS方法产生一系列的多电荷峰，可以得到准确的分子量，它还可与HPLC和高效毛细管电泳（CE）分离方法相连接,扩大了质谱在生物领域的应用。 电喷雾现象的出现可以追溯到两个世纪之前，但真正把电喷雾作为一种电离方法的创新性的研究是由Dole等在大约30前开始的，他们研究的目的是用电喷雾来产生气态大离子。1984年Yamashita等把大气压电喷雾电离技术与四极质谱结合起来，同年，Alexandror把它和磁质谱结合起来。1988年Fenn研究小组报道了用ESI-MS得到了带有45个正电荷分子量为40ku的蛋白质，随后ESI-MS在生物大分子的研究领域进入了一个全新的发展阶段。到

解读ESI电喷雾质谱

解读ESI电喷雾质谱 第三页 电喷雾的产生 电喷雾 当在液体流上加上高电压，会产生液滴，这种技术被称为电喷雾。例如：HPLC流出的就是液体流。在20世纪早期这种产生液滴的方法有各种各样的应用。在电喷雾中，较大的液滴不断爆裂成更小的液滴，最后， 被分析物解离为离子进入气态。 在这里，纯粹的电喷雾指不使用雾化气。在更高的LC流速下，使用鞘气在帮助完成雾化过程。一些研究者称这种方法为“气动辅助的电喷雾”（pneumatically assisted electrospray）。

举例 在这个例子中，一个单肽离子化产生一个带电部分和一个不带电部分。分子中正电荷的数量常和分子中碱基位点的数目是相关的。在质谱的正离子采集模式下，分析物在低pH下喷出，更容易形成正离子。在质谱的负离子采集模式下，在分子等电点以上的负离子化有利于产生去质子的分子。ESI质谱的基本原则是：在质谱本身能用其电场影响分子之前，分子必须能够带电。下面的部分我们会介绍质谱中为什么会出现分子群。 注：大部分从胰蛋白酶酶解产生的肽，会有两个潜在的质子化的位点：氨基和碱性的C端残基，赖氨酸或精氨酸。 液质联用流动相的选择 1）甲醇vs乙腈 甲醇： 优点：便宜、相同的保留因子所需要的甲醇的比例大，有机相浓度大有利于离子化。 缺点：反压高，洗脱能力差。 乙腈： 优点：洗脱能力强（色谱峰窄），反压低。 缺点：价格较高。 2）有机相的比例： 一般有机相比例太低，不利于雾化，太高不利于离子化（且背景较高）。推荐使

用40％左右的有机相比例。 3）梯度vs等梯度 梯度洗脱有利于未知样品的测试，但所需要的时间较长，且信号稳定性较差。等梯度洗脱，常用于2-3个保留时间较近的化合物的测试，所需时间短（2-3min)，且信号稳定。 流动相过滤 预防：所有的流动相（水相，有机相，盐溶液等），必须用0.45um的滤膜过滤；仪器不使用时，需将溶剂滤头从水相或缓冲液相中取出，并浸泡在有机溶剂中，否则会导致霉菌和微生物的生长，造成溶剂滤头堵塞。 吸滤头 材质：不锈钢烧结，陶瓷，玻璃，聚四氟等 故障：堵塞，流路不畅（水相滤头容易产生） 表现：管路中不断有气泡生成，而且容易造成流量不准，严重的话压力波动 原因：水中细菌、流动相中颗粒、空气中灰尘等 措施：用5％稀硝酸，超声波清洗，再用蒸馏水清洗，最好一个月洗一次（玻璃材质的不能超声） 对不能用在做LC-MS的流动相系统中加甲酸钠或醋酸钠。 因为无论你使用ESI还是APCI源，这样的盐类都不能挥发，结果很可能是堵住离子源后方的加热毛细管，这时问题就很严重了。 我不大清AB，Agilent的公司的质谱仪对于不挥发性的盐的耐受能力如何，但是就我们实验室的几台Finnigan公司的质谱仪情况来看，无论是离子阱质谱仪还是三重四极杆的质谱仪，都不能在流动相系统中加入不挥发性的盐类。如果实在是必须在流动相中加缓冲盐以调节峰形，我使用的唯一的缓冲盐就是可以挥发的醋酸铵，而且浓度也严格控制在10 mM以下。即便这样，晚上作完实验打开仪器的离子源也还是发现在离子源里有层白色的膜。 总之，对于LC-MS，能不用盐就尽量不要用缓冲盐了。若做的药物对于正离子响应好，一般采用甲醇-水-甲酸系统或乙腈-水-甲酸系统就完全可以搞定；若做的药物对于负离子响应好，一般采用甲醇-水-氨水系统或乙腈-水-氨水系统也完全可以搞定。 从我的经验来看，M+Na峰离子确实不稳定，对M+Na峰进行二级全扫描质谱分析，几乎不可能得到稳定的二级碎片离子。M+Na峰和M+NH4峰的情况是类似的。我做过大约30个药物的体内样品LC-MS-MS定量分析，约有10%的药物出现M+Na峰或M+NH4峰，我从来不用它们做定量分析的离子。我认为很难做好。

电喷雾质谱仪操作规程

电喷雾质谱仪操作规程 （非实验操作人员严禁操作机器，严禁改动实验参数） 1．进入操作间时请换上拖鞋，并穿上实验服。 2．打开喷雾腔，去掉橡皮帽，安装喷雾遮盖，关上喷雾腔，小心不要夹到输送氮气的塑料管。3．进入esquire Control窗口，调到standby模式。进入菜单栏Option 下vacuum system 查看真空状态，Fore: 3.0 mbar, High: 1.5 × 10 -5 mbar, 必须达到此数值以下才能操作。没有达到时，将仪器调到shutdown 模式，继续抽真空。关闭对话框。 4．Standby 模式下，调到Tune面板，参数设置如下： Nebulizer: 1.0 psi; Dry Gas: 3.0 l/min; Dry Temp: 300 °C 等到机器温度稳定地达到300 °C 时才能开始操作，操作时参数设置如下： Nebulizer: 7.0 psi; Dry Gas: 4.0 l/min; Dry Temp: 300 °C 除多肽和蛋白样品可稍做改动外，其他有机小分子勿改动参数。前面的参数为设置值，后面为实际值，如果实际值跟不上设置值的改动变化时，需要更换液氮。做样间隔时，重新将参数设置为： Nebulizer: 1.0 psi; Dry Gas: 3.0 l/min; Dry Temp: 300 °C 中午下午休息时，将机器调为shutdown 模式。 5． 缓慢用甲醇清洗注射器4到5次后，清洗仪器管线，先推两次空针再用甲醇清洗4到5次。 6．用甲醇或乙腈稀释样品，样品浓度应尽可能稀，在10 μmol/L – 100 μmol/L 数量级即可，样品必须是清澈透明的，决不允许有沉淀和漂浮物。 7．打开进样器开关。进样器的流量已设为240 μl/h，勿改动。把注射器与仪器管线连好后，安装在进样器上。 8．点击工具栏设置保存路径，Tune面板中更改Target Mass、 Scan范围、Nebulizer: 7.0 psi、Dry Gas: 4.0 l/min，Mode面板中选择离子模式，其他参数勿动。点击Operate模式，同时按下进样器右起两个按键，看到显示屏上有信号时松手，再按下run/stop键开始进样，点击工具栏保存。重新调至Standby模式，按下进样器run/stop键停止进样。如果离子强度达到107甚至更高，立即停止进样，重新稀释样品。 9. 特别注意：在做同一个样品时，如果要在Mode面板中转换离子模式，即正负离子的转换， 一定要先将机器调为Standby，再转换离子模式，切记切记！！以前我们是在Operate模式

磷酸化酪氨酸的电喷雾质谱研究

https://www.wendangku.net/doc/943187404.html, 磷酸化酪氨酸的电喷雾质谱研究 石伟群，赵玉芬，李艳梅* 清华大学化学系生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室 北京 100084 E-mail: limy@https://www.wendangku.net/doc/943187404.html, 摘要：酪氨酸磷酸化是一种重要的蛋白质翻译后修饰，它在细胞分化和细胞信号转导方面发挥着不可替代的作用，利用电喷雾质谱（ESI-MS）和多级质谱（ESI-MS n）是确定蛋白质磷酸化和磷酸化的位点的有效方法。本文研究了磷酸化酪氨酸负离子模式的ESI-MS和ESI-MS n，发现了磷酸化酪氨酸在气相条件下通过五配位磷的共价二聚，二聚体容易脱去两个酪氨酸分子形成还状的HP2O6-离子。 关键词: 酪氨酸, 磷酸化，电喷雾质谱 1．引言 随着近代生物化学和分子生物学的飞速发展，已经证实蛋白质可逆磷酸化几乎调节着生命活动的所有过程,尤其在细胞应答外界刺激时，蛋白质可逆磷酸化是目前所知道的最主要的信号传递方式[1-3]。1992年，Krebs和Fisher因在蛋白质可逆磷酸化研究方面的突出贡献而被授予诺贝尔生理学和医学奖。发现于十几年前的酪氨酸残基磷酸化是在细胞调节领域振奋人心的发展之一[4]，它很好的证实了受体或者膜结合蛋白酪氨酸激酶（PTKs）提供了最初的信息，蛋白激酶具有使蛋白质磷酸化的作用，从而能够引导下一步酶的活性，最后导致细胞生长，增殖和分裂[5-7]。 ESI-MS采用的是一种软电离技术，主要只产生分子离子峰，因而相对于其它类型质谱，大大简化了谱图，同时多电荷离子的形成可以分析大分子量（如长肽）的化合物。ESI-MS n是鉴定化合物结构的一种十分重要的方法，它可以确认母离子和子离子之间的归属，从而提供化合物比较准确的结构信息。本文我们利用ESI-MS 和ESI-MS n发现了磷酸化酪氨酸在气相条件下通过五配位磷的共价二聚，并研究了二聚体的质谱裂解规律。

电喷雾离子源质谱原理ppt

Electrospray Ionization Mass Spectrometry Jessica Gilman Courtney Mashburn 17 September 2002 Chemistry 5181 “Many users tend to view ESI as a ‘Black Box,’ because sources of instability, background, interference, competition, and suppression are not always understood.”

Outline l Introduction l Ionization Process l Introduction of Ions into MS l Operational Conditions and Parameters l Solvent and Analyte Characteristics l Sensitivity and Detection Limits l Tandem Techniques l Summary Introduction l ESI allows for large, non-volatile molecules to be analyzed directly from the liquid phase l Used for: l Mass determination of biomolecules l Analysis and sequencing of proteins and oligonucleotides l Analyzing drugs, pesticides, and carbohydrates l Long chain fatty acids