차례
- LC-MS란 무엇입니까?
- LC-MS의 적용
- LC-MS 원리
- LC-MS 조성
- LC-MS 사용의 장점
- LC-MS의 종류
- LC-MS의 일반적인 이온 소스
- 양이온 및 음이온화 모드의 LC-MS
- LC-MS 이동상 및 첨가제
- LC-MS용 크로마토그래피 컬럼 선택
- 에시
- APCI
LC-MS란 무엇입니까?
의 전체 이름 LC-MS is 액체 크로마토그래피-질량 분석법.
MS는 이온을 생성할 수 있는 기기입니다. 따라서 LC-MS는 기체 상태의 이온을 질량 대 전하 비율에 따라 분리하여 검출하는 장비입니다.
LC/MS는 액체 크로마토그래피를 분리 시스템으로 사용하고 질량 분석기를 검출 시스템으로 사용하므로 액체 크로마토그래피의 높은 분리와 질량 분석의 고감도 특성을 모두 가지고 있습니다.
LC-MS의 적용
또한 HPLC-MS 시료는 질량분석기 부분에서 이동상으로부터 분리되어 이온화되고, 검출기에 의해 얻어진 질량 스펙트럼의 질량 분석기에 의해 이온 단편이 질량수로 분리된다. LC-MS는 상보적인 크로마토그래피 및 질량 분석법의 장점을 반영하여 복잡한 시료에 대한 크로마토그래피 방법의 높은 분리 능력과 질량 분석법의 높은 선택성 이점을 결합하고 고감도 및 상대적 상대 분자 질량 및 구조 정보를 제공하므로 널리 사용되었습니다. 의약품 분석은 물론 식품 분석 및 환경 분석과 같은 많은 분야에서.
LC-MS 원리
또한 LC-MS의 작동 원리 샘플이 액체 크로마토그래피로 분리된 후 각 구성 요소는 차례로 질량 분석기 검출기에 들어가고 각 구성 요소는 이온 소스에서 이온화되어 특정 전하와 다른 질량 수를 가진 이온을 생성합니다. 이온은 이온 소스에서 이온화되어 전하와 질량수가 다른 이온을 생성합니다. 이온은 질량 대 전하 비율(m/z)에 따라 질량 분석기에 의해 분리되며 질량 대 전하 비율의 순서로 질량 스펙트럼을 얻습니다. 질량 스펙트럼의 분석 처리를 통해 샘플의 정성적 및 정량적 결과를 얻을 수 있습니다.
LC-MS 조성
액체 크로마토그래피-질량분석법 분석은 크게 HPLC(고성능 액체크로마토그래피) 시스템과 MS(질량분석법) 시스템으로 구성됩니다.
HPLC 시스템은 혼합물의 효율적인 분리, 다량의 가스를 생성하기 위한 이동상의 휘발, 대기 입구 압력, 질량 제한 없음 및 완충된 염 용액을 사용할 수 있는 능력을 허용합니다.
반면에 MS 시스템은 작동하기 위해 고진공 조건이 필요하며 MS 시스템은 질량 분석 시스템과 동일하며 휘발성 버퍼로 가장 잘 작동됩니다.
LC-MS 장비에서, HPLC 시스템 MS 시스템은 완전한 질량 스펙트럼을 얻는 데 중요한 역할을 합니다. 먼저 HPLC 시스템은 LC 인터페이스를 통해 이온 소스 시스템을 시작하여 이온빔을 집속시킨 다음 이온빔을 집속시키고 MZ 분석기를 통해 시료를 분석한 후 검출기로 전달합니다.
LC-MS 사용의 장점
가스크로마토그래피-질량분석법(GC-MS), LC-MS에는 다음과 같은 장점도 있습니다..
ㅏ. 넓은 분석 범위, MS는 거의 모든 화합물을 검출할 수 있어 열적으로 불안정한 화합물을 비교적 쉽게 분석할 수 있는 문제를 해결할 수 있습니다.
비. 크로마토그램에서 분석 혼합물이 완전히 분리되지 않더라도 강한 분리능 이온 질량 MS의 크로마토그램은 정성적 및 정량적 목적을 위해 각각의 크로마토그램을 제공할 수 있습니다.
씨. 정성 분석 결과는 신뢰할 수 있으며 각 성분의 분자량과 풍부한 구조 정보를 동시에 제공할 수 있습니다.
디. 검출 한계는 낮고 MS는 감도가 높으며 선택 이온(SIM) 검출을 통해 검출 능력을 XNUMX배 이상 높일 수 있습니다.
이자형. 빠른 분석 시간, LC-MS에 사용되는 액체 크로마토그래피 컬럼은 직경이 좁은 컬럼으로 분석 시간을 단축하고 분리 효과를 향상시킵니다.
에프. 높은 수준의 오토메이션, LC-MS는 고도로 자동화되어 있습니다.
LC-MS의 종류
에 대한 두 가지 주요 분류 시스템이 있습니다. 액체 크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS) 오늘날 일반적으로 사용되는 기술, 하나는 질량 분석기의 이온 소스 관점에서, 다른 하나는 질량 분석기의 질량 분석기 관점에서 볼 수 있습니다.
| 이온 소스 | 전자분무 이온화 소스(ESI) 대기압 화학 이온화 소스(APCI) 대기압 광이온화원(APPI) 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화(MALDI) |
| 질량 분석기 | 사중극자 액체 크로마토그래피 질량 분석기 이온 트랩 액체 크로마토그래피 질량 분석기 ToF(Time-of-Flight) 액체 크로마토그래피-질량 분석기(TOF) 푸리에 변환 질량 분석법 |
그중에서도 ESI, APCI 및 APPI 이온 소스는 현재 가장 널리 사용되는 액체 질량 분석기인 사중극자 및 이온 트랩 질량 분석기와 함께 주로 사용됩니다.
이온 소스의 관점에서 ESI는 중간 극성에서 높은 극성의 화합물, 특히 질량 분석과 결합된 역상 액체 크로마토그래피에 적합하며 현재 액체 질량 분석에서 가장 널리 사용되는 이온화 방법 중 하나입니다. 공압 보조 스프레이의 개발로 인해 허용 가능한 액상 유속이 1mL-min-1로 증가했습니다. 다중전하이온을 형성하여 분자량 분석 범위를 확장할 수 있습니다. ) 최근 몇 년 동안 개발된 기술은 미량 시료의 고감도 분석에 특히 적합합니다. APCI는 대기압에서 광화학적 작용을 이용하여 기상에서 분석물질을 이온화하는 기술로 APCI와 범위가 유사하고 보완적입니다. MALDI는 높은 질량 수 분자의 측정, 높은 감도 및 간단한 샘플 준비를 위해 TOF와 쉽게 결합할 수 있는 장점이 있습니다. MALDI는 단백질, 펩타이드, 뉴클레오티드, 다당류 및 합성 고분자의 분석에 널리 사용되었습니다. 그러나 MALDI의 특성으로 인해 LC와 직접 온라인 커플링을 적용한 연구는 상대적으로 적다.
질량 분석기의 관점에서 사중극자는 교류 전기장의 작용하에 특정 자격을 갖춘 이온이 사중극자를 통해 검출기로 전달되도록 하는 데 사용됩니다. 이온 트랩은 트랩 내부의 이온을 먼저 수집한 다음 전기 매개변수를 변경하여 트랩 내부의 이온을 하나씩 검출기로 방출하는 데 사용됩니다. 5단계 11중극자 질량분석법은 1차 질량분석에만 사용되는 반면, 2단계 XNUMX중극자 질량분석법은 XNUMX차 질량분석 기능을 수행할 수 있습니다. XNUMX차 질량 분석법은 화합물의 분자량 정보를 제공하는 반면, XNUMX차 질량 분석법은 충돌 유도 해리(CID)를 통해 화합물의 조각 이온과 같은 구조 정보를 제공합니다. 이온 트랩 질량 분석기는 다단계 질량 분석 기능(일반적으로 XNUMX-XNUMX 레벨을 달성할 수 있음), 특히 자동 다단계(Auto MS(n)) 기능으로 화합물의 구조를 분석하는 데 더 유리합니다. 스펙트럼의 분해능에 대한 요구 사항을 줄이지만 질량 정확도와 분해능은 사중극자 질량 분석기만큼 좋지 않습니다. XNUMX단 사중극자는 일반 구조 분해능 기능도 충족할 수 있지만 제한됨 큰 질량 범위. 선택된 이온 검출(SIM)이 있는 XNUMX차 질량 분석기 또는 다중 반응 모니터링(MRM)이 있는 탠덤 질량 분석기의 경우, 사중극자 질량 분석기는 일반적으로 이온 트랩보다 XNUMX-XNUMX배 더 민감하므로 미량 또는 추적 구성 요소. 비행 시간 질량 분석은 다른 m/z 이온 비행 속도, 동일한 경로를 통한 이온 비행을 적용하여 다른 시간에 검출기에 도달하고 질량 분리를 얻습니다. 종종 MALDI와 함께 사용되며 장점은 다음과 같습니다. 빠른 스캔 속도, 광범위한 질량 분석; 푸리에 변환 질량 분석은 지난 XNUMX여 년 동안 개발된 새로운 기술이며 작동 원리와 위에서 언급한 질량 분석기가 근본적으로 다르며 기술을 적용한 고속 푸리에 변환 방법은 이온의 주파수 신호를 질량 분석 신호로 변환합니다. 고해상도의 장점이 있으며 해상도에 따라 감도가 증가합니다.
LC-MS의 일반적인 이온 소스
전자분무(ESI): 이온화 과정은 전기장에 의해 하전된 액적을 생성한 다음 분석할 이온을 생성하기 위해 이온 증발을 포함합니다. 필요한 화합물은 휘발성일 필요가 없으며 열적으로 불안정한 화합물의 분석에 선택하는 방법입니다. 이온은 이미 용액에서 생성되며 단일 전하 이온 외에도 다중 전하 이온을 생성할 수 있습니다.
대기압 화학 이온화 (APCI): 용매 또는 반응 가스가 먼저 코로나 바늘의 작용에 의해 충전된 다음 화합물로 옮겨 이온을 형성하는 기체 화학 이온화(CI) 공정. APCI를 사용할 때 화학물질과 화합물은 휘발성이어야 하고, 화학물질과 화합물은 열적으로 안정해야 하며, 이온은 기체 상태에서 발생하지만 단전하 이온만 발생합니다.
이온 소스마다 이온화 모드가 다르기 때문에 적용 범위가 다릅니다. 분석 실험을 수행하기 전에 대상 화합물의 유형에 따라 적합한 이온 소스를 선택해야 합니다.
양이온 및 음이온화 모드의 LC-MS
| ESI+ | 염기성 화합물 또는 헤테로원자를 포함하는 화합물 등에 적합하며, -NH2, -N, -NH, -CO, -COOR 등과 같은 기 함유 화합물 |
| ESI- | 산성 화합물 또는 강한 음성 그룹을 포함하는 화합물에 적합합니다. -COOR, -OH 등과 같은 그룹을 포함하는 화합물 |
LC-MS 이동상 및 첨가제
LC-MS에서 이동상에 가장 일반적으로 사용되는 용매는 메탄올, 아세토니트릴 및 물이며 다른 용매도 사용할 수 있습니다.
| 메타놀 아세토 니트릴 물 에탄올 프로판올 이소프로판올 부탄올 아세톤 | 탄화수소(예: n-헥실 소성) 고리형 탄화수소(예: 시클로헥산 연소형) 톨루엔 벤젠 스티렌 탄소 테트라 가스화 이황화 탄소 |
LC-MS에 사용되는 이동상 첨가제는 휘발성 첨가제만 사용할 수 있는 LC와 다르며 일반적인 첨가제의 종류는 다음과 같습니다.
포지티브 모드
M - NH2 + 산 [M - NH3]* + 산
휘발성 산은 일반적으로 포지티브 모드에서 휘발성 산을 포함하는 이동상을 선택하는 데 사용됩니다. (포름산, 아세트산)
네거티브 모드
M- COOH + 베이스 [MCOO] + 베이스
네거티브 모드에서 휘발성 염기 또는 휘발성 염을 포함하는 이동상 선택 일반적으로 사용되는 휘발성 염기 또는 염 < 수소수, 포름산 프레스, 암모늄 아세테이트
LC-MS용 크로마토그래피 컬럼 선택
LC-MS 실험을 수행할 때 이온 소스의 종류에 따라 올바른 컬럼 크기를 선택하고 적절한 LC 유속을 설정하여 원하는 피크 모양과 원하는 이온화 효율을 얻을 수 있도록 하는 것이 중요합니다.
에시
- 좁은 ID 열
- 2.1mm 내경 컬럼 권장
- 역상 이동상
- 낮은 LC 유속 권장(<0.5mL/min)
APCI
- 표준 ID 열
- 4.6mm 내경 컬럼 권장
- 역상 또는 순상 이동상* 높은 LC 유속 권장(>0.5mL/min)