高分辨质子传递反应质谱

质谱法是利用带电粒子在磁场或电场中的运动规律，然后按照质量或荷质比实现分离分析的技术。早在1898年，W.维恩用电场和磁场使正离子束发生偏转时发现,电荷相同时，质量小的离子偏转得多,质量大的离子偏转得少。1913年J.J.汤姆孙和F.W.阿斯顿用磁偏转仪证实氖有两种同位素。阿斯顿于1919年制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计，用以测定同位素的相对丰度，成功鉴定了多种同位素。质谱计的发展也从只用于气体分析和测定化学元素的稳定同位素到后来用于对石油馏分中的复杂烃类混合物进行分析，并证实了复杂分子能产生确定的能够重复的质谱之后,才将质谱法用于测定有机化合物的结构,开拓了有机质谱的新领域。 图1. 图左为英国物理学家J.J.汤姆孙，图右为诺贝尔化学奖获得者F.W.阿斯顿 质子传递反应质谱（Proton Transfer Reaction- Mass Spectrometry）是分析挥发性有机物（VOCs）的一种新的先进分析手段。该技术具有检测速度快、灵敏度高、无需内标定量测量等优点，特别适合挥发性有机物的实时在线监测与预警。基于多年挥发性有机物在线分析质谱研究经验，法国AlyXan公司研发的质子传递反应-傅里叶变换离子回旋共振质谱（BTrap）通过运用先进的傅里叶变换离子回旋共振质谱技术，使仪器的质量分辨率高达10000，成为质量分辨率高的质子传递反应质谱。BTrap具有高质量分辨率，高度与稳定性、低离子碎片、高灵敏度高、低检测限等诸多优势，可用于材料，环境，汽车工业，化工等多领域的气体组分在线监测分析，适应各种复杂实验气候与环境。 质子传递反应质谱一般采用质子（H3O+ ）作为电离源，该技术的原理是大多数VOCs的质子亲和能高于水而低于高聚水，可以跟质子反应而被电离。但对醇，醛与长链烷烃类化合物，该方法的应用会受到很大限制。如正丁醇在正常测试条件下，不能测到分子离子峰，只能测到脱去羟基的丁烯的峰，为正丁醇的测试带来的很大困难。针对此类问题，法国AlyXan公司研发了一种全新的前驱体——1,4-二氟苯(C6H4F2)[1]。1,4-二氟苯的质子亲合能为718.7 kJ/mol，介于691到750 kJ/mol。因此C6H5F2+可以与大多数VOCs反应，同时产生更少的碎片，可以作为更加温和的质子转移试剂。同时1,4-二氟苯分子非常稳定，生成离子只会发生质子转移反应，不会参与其他反应。分子量比质子大，具有更小的质量歧视效应。 如图2所示，以正丙醇分子为例。在1.26×10-5 mbar的压力下，(a)采用C6H5F2+作为电离源，分子离子（C3H7OH2+）强度非常高，而脱羟基产物（C3H7+）的峰浓度一直维持再非常低的浓度；（b）采用H3O+作为电离源，脱羟基产物将为主要离子，分子离子峰为次要离子。说明有大量分子离子峰发生脱羟基反应，生成C3H7+离子。(c) 在更高的压力7.34×10-5 mbar下, 采用C6H5F2+作为电离源，分子离子峰（C3H7OH2+）依然为主要离子，脱羟基产物，水合离子及高聚水离子的含量非常少；(d) 采用H3O+作为电离源, 脱羟基产物为主要离子，分子离子峰为次要离子，同时有大量水合离子及高聚水离子生成。 图2. 以正丙醇为样品，离子相对强度图 1.26×10-5 mbar压力下， （a）C6H5F2+作为电离源，（b）H3O+作为电离源 7.34×10-5mbar压力下 （c）C6H5F2+作为电离源，（d）H3O+作为电离源。 从下表数据中可以发现，在其他有机物中可以有效重复试验结果，新型前躯体产生的C6H5F2+可以与大多数VOCs反应，并产生少的碎片信号。 除此之外，很多测试实例也证实了质子传递反应-傅里叶变换离子回旋共振质谱技术的先进性和可靠性，1,4-二氟苯作为一种新型的前驱体，有效解决了醇、醛及长链脂肪烃的测定难题，为质子传递反应质谱分析提供了突破性的解决方案。参考文献：[1] Latappy, H. Lemaire, J. Heninger, M. Louarn, E. Bauchard, E. Mestdagh, H. International Journal of Mass Spectrometry 2016, 405, 13.质子传递反应质谱；1,4-二氟苯；VOCs；高分辨率；少碎片相关产品：法国Alyxan公司高分辨质子传递反应质谱（BTrap）：http://www.instrument.com.cn/netshow/C247308.htm

Vocus PTR-TOF 市场领先的灵敏度和质量分辨率给挥发性有机物(VOCs)在线监测等领域带来了前所未有的可能性独家的亚ppt级的检测限和高达15000的质量分辨数秒内的亚ppt 级检测限• 超高灵敏度定量痕量有机化合物• 通过快速分析提高检测效率• 通过超高精度展现气体的动态过程现有最高的PTR-MS质量分辨率• 分辨复杂混合物样品中的同量异素体• 基于准确质量和同位素分布对分析物进行识别1. 高质量分辨率可实现复杂样品中各个化合物的可靠分析该谱图展示了Vocus 2R PTR-TOF仪器所检测的松针切口释放的复杂多样的生物源VOCs。放大的插图展示了2R型号仪器可以实现同量化合物的分离和识别。2. 超快的检测响应以3 Hz 频率实时监测人体呼气，包括植物咳嗽药片服用前和服用后的情况。成百上千种化合物出现在了服用后的数据中，包括单萜类、倍半萜等其他植物源化合物。这里选择了几种进行了展示，以显示Vocus PTR-TOF的超快时间响应和极广的动态浓度范围。Vocus PTR-TOF 仪器可对超低浓度化合物的动态变化进行实时定量。创新点：仪器灵敏度有较大突破，是上一代的3-4倍。而且该灵敏度在该行业中独一无二，遥遥领先。PTR-TOF-MS 高分辨率质子转移反应飞行时间质谱

赛默飞Orbitrap Eclipse三合一超高分辨质谱仪从根本上提高了定量蛋白质组分析的灵敏度、速度和准确性，以及全面定义蛋白质形式和蛋白质复合物的能力。HMRn（高质量范围MSn）、PTCR（质子转移电荷减少）和RTS（实时搜索）的加入是专门设计的功能，极大地提高了质谱识别重要生物分子的能力，并在结构上以前所未有的详细程度对它们进行研究。在保持Orbitrap Fusion Lumos三合一质谱性能的基础上，Eclipse提升了如下主要性能：（1）HMRn（High Mass Range MSn，高质量范围MSn）：MSn多级质谱的分子量范围可达到8,000 Da，包括扩展Orbitrap的m/z 至8,000和LTQ分离母离子m/z至8,000，并具有MSn（n=1~10）能力。比如使用HMRn做NativeOmics，可以用多级质谱鉴定膜蛋白的配体，更好理解蛋白的相互作用。（2）PTCR（Proton Transfer Charge Reduction ，质子转移电荷减少）离子源：全氟菲烷(PFPP) 离子，用于随后双级线性离子阱中的气相离子反应，利用质子转移减少母离子或子离子的多电荷态，使多电荷谱图的质量提高、Top-down组学的解析更容易，可以更好地揭示蛋白隐藏的特征。（3）RTS（Real-time search实时搜索）算法软件：提供了强大的数据库功能，当已鉴定的蛋白和初始数据库匹配一致就标记为不再进行MS3，因此可有效缩短时间，提升1倍通量。在选择已确定的母离子进行 SPS MS3 定量时，可提高定量准确性和TMT实验的蛋白质组覆盖率。（4）双曲面QR5 分段四极杆：增长为25 cm，并扩大直径，提升离子传输效率，并可有限选择分离0.4 Da的母离子。（5）具有50万分辨率，扩展选项后可达到100万分辨率。创新点：Orbitrap Eclipse三合一质谱，在Orbitrap Fusion Lumos系统基础上进一步优化了离子传输系统，能够提供前所未有的分析深度，旨在解决生物学研究中最具挑战性的分析难题。从根本上提高了蛋白质定量分析的灵敏、速度和准确，以及全面定义蛋白质以及复合物的能力。1. 采用QR5双曲面分段四极杆，最小隔离窗口可达0.4Da；2. 改进的双压线性离子阱质量分析器：前部延长的高压阱，实现高效率的捕集、快速冷却和裂解离子，用于改善ETD和PTCR反应控制。3．超快速扫描：Orbitrap最快扫描速度40Hz，离子阱扫描最快速度45Hz。4．新的蛋白质组学定量方法: 实时检索TMT定量方法可实现更快的数据采集，显著提高TMT定量蛋白组学的分析性能；SureQuant定量方法用于快速精确蛋白质组绝对定量。5. 可选配PTCR（质子转移电荷降低）技术：PTCR离子源是EASY-ETD离子源的延伸，产生全氟菲烷（PFPP）离子，通过降低前体离子和/或碎片离子的电荷态以简化对复杂谱图的解析，从而简化复杂的自上而下(top-down)谱图数据。6．选配的高质量范围MSn（HMRn）功能：Orbitrap m/z最大到8000，扩大了线性离子阱隔离的质量范围，可对完整蛋白和蛋白质复合体进行全面的多种碎裂模式MSn表征。赛默飞Orbitrap Eclipse 三合一高分辨质谱仪