MSMS 1 1 -内容 - Waters Corporation...MSMSの基礎1 1 -内容マススペクトメトリとはペクトロメトリーとは？イオン化法 LC条件の検討 ©2012 Nihon

MSの基礎1MSの基礎1

©2012 Nihon Waters K.K. 1

MSMSの基礎の基礎1 1 --内容内容MSMSの基礎の基礎1 1 内容内容

ペクトメトリとはマススペクトロメトリーとは？

イオン化法イオン化法

LC条件の検討 LC条件の検討







マススペクトロメトリーとは？マススペクトロメトリーとは？マススペクトロメトリとは？マススペクトロメトリとは？

サンプルを気相イオンにするサンプルを気相イオンにする

真空中でイオンを質量電荷比 (m/z) に応じて分離する真空中でイオンを質量電荷比 (m/z) に応じて分離する

m/z に対するイオン強度を記録する m/z に対するイオン強度を記録する


分析対象物質分析対象物質分析対象物質分析対象物質

非極性非極性

揮発性

熱に対して安定おおむねGC/MS （しばしば誘導体化が必要）

熱に対して安定

高極性

低揮発性低揮発性

熱に対して不安定おおむねLC/MS


MSMSの利点の利点MSMSの利点の利点

検出感度が高検出感度が高い

選択性選択性

広範囲なアプリケーション広範囲なアプリケション

他の検出器と相補的他検出器相補的


MSMSにおける制限における制限MSMSにおける制限における制限

サンプルをイオン化しなければならなサンプルをイオン化しなければならない

イオン分離部を高真空に保たなければならないイオン分離部を高真空に保たなければならない







LC/MSLC/MSで用いられている主なイオン化法で用いられている主なイオン化法LC/MSLC/MSで用いられている主なイオン化法で用いられている主なイオン化法

トリク支援レザ脱離イオン化 (MALDI) マトリックス支援レーザー脱離イオン化 (MALDI)– 平面状のマトリックスに溶解した化合物のレーザーアブレーションによる

エレクトロスプレーイオン化 (ESI)

大気圧化学イオン化 (APCI)

大気圧光イオン化 (APPI)

大気圧固体試料イオン化 (ASAP)

など・・・








など・・・


エレクトロスプレーイオン化エレクトロスプレーイオン化（（ESIESI））の原理の原理エレクトロスプレイオン化エレクトロスプレイオン化（（ESIESI））の原理の原理

ESIは液相のイオン化ESIプローブ

ESIは液相のイオン化

イオン化は次の3段階イオン化は次の3段階

– 帯電液滴の生成

– 脱溶媒と液滴の分裂

キャピラリー

脱溶媒と液滴の分裂

– 気相イオンの生成サンプルコーン

イオンの経路イオン経路

©2012 Nihon Waters K.K. 11コーンガス

帯電液滴の生成帯電液滴の生成帯電液滴の生成帯電液滴の生成

キャピラリー

酸化還元反応

LCフローLCフロ

+1 3 kV


+1-3 kV

脱溶媒と液滴の分裂脱溶媒と液滴の分裂脱溶媒と液滴の分裂脱溶媒と液滴の分裂

++

+

+

+ + +++

+溶媒の蒸発

+

+ +

+

+

+

++++

++

+

不均一な液滴の分裂

+ +++

++

+++高温のガス

(DesolvationGas) ++

+ + ...( eso at o Gas)


気相イオンの生成気相イオンの生成気相イオンの生成気相イオンの生成

イオン蒸発のモデルイオン蒸発のモデル

AH+

AHAH+X-

AH+A

AH+ AH+A

AH+

AH+AH+

AH+

AH+ AH+r < 10 nm

AH+X-

A

AH+

AH+X- AH+AH+X-AH+

AH+ AH+

AH+

AAH+

AH+AH+X- 半径 < 10 nmの液滴では、

静電斥力による液滴表面からのイオン蒸発が起こる


イオンは液相から気相へ

ESIESI法において感度に影響する因子法において感度に影響する因子ESIESI法において感度に影響する因子法において感度に影響する因子

移動相の種類

– 揮発性であることが必要

o 水、アセトニトリル、メタノール、エタノール、イソプロパノール

ギ酸酸o 添加剤（ギ酸、酢酸アンモニウムなどを低濃度で使用）

移動相の流量

適感度の得られる流量を使用– 適感度の得られる流量を使用

o イオン化法

o カラム内径

試料中の共存成分

– マトリックス効果

o イオン化阻害

o イオン化促進

カラムの汚れ


カラムの汚れ

マトリックス効果マトリックス効果マトリックス効果マトリックス効果

Blank

100

H030312_CS_ES+_001 1: TOF MS ES+ TIC6.28

Urine InjectionUrine

Blank Injection100 TIC

3.31e4

6.01

5.93

8.698.51

8.24

7.767.72

6.38

8.989.70 9.86

10.25

10.54

Urine

100

H030312_CS_ES+_004 1: TOF MS ES+ TIC

3.33e48.568.34

7.70

7.336.83

6.696.36

6.29

6.23

8.80 9.63 10.20

10.45

%

5.825.73

5.585.30

4.944.85

4.49

10.74

10.84

10.96

11 26

%

10.87

11.17

11.76

2 00 4 00 6 00 8 00 10 00 12 00Time49

11.26

11.37

2 00 4 00 6 00 8 00 10 00 12 00Time25

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00

Theophylline

Caffeine


Nortriptyline

マトリックス効果マトリックス効果（続き）（続き）マトリックス効果マトリックス効果（続き）（続き）


（http://www.waters.com/waters/promotionDetail.htm?id=10073265より抜粋）

ESIESIの特長の特長ESIESIの特長の特長

ソフトなイオン化ソフトなイオン化

– [M+H]+、[M+NH4]+、[M+Na]+、[M+K]+ など

– [M-H]-、[M+CH3COO]-、[M+Cl]- など

中～高極性、イオン性、および低～高分子（蛋白質では 150 kDa 程度まで) と広い範囲の化合物を比較的高感度にイオン化できる

生体高分子、ポリマーでは多価イオンを生成

– [M+nH]n+ [M+(NH ) ]n+[M+nH] ,[M+(NH4)n]– [M-nH]n-

熱に不安定な化合物もイオン化できる

非共有結合複合体もイオン化できる


非共有結合複合体もイオン化できる







など・・・


大気圧化学イオン化大気圧化学イオン化（（APCIAPCI））の原理の原理大気圧化学イオン化大気圧化学イオン化（（APCIAPCI））の原理の原理

APCIは気相のイオン化 APCIプローブ APCIは気相のイオン化

イオン化は次の3段階: イオン化は次の3段階:

– 急速な気化

– コロナ放電による試薬イオンの生成

プローブ先端

コロナ放電による試薬イオンの生成

– サンプル分子と試薬イオンの反応


コロナニードル

APCIAPCI法におけるイオン化の過程法におけるイオン化の過程APCIAPCI法におけるイオン化の過程法におけるイオン化の過程

APCI Probe Heater(400 650°C)

Corona Discharge NeedleCorona Discharge

SampleSolution

(400-650 C) Needle

Flash Vaporisation

S l t d

Nebulizer GasSample Cone

Solvent and Analyte Vapour


気相における化学イオン化気相における化学イオン化（正イオン）（正イオン）気相における化学イオン化気相における化学イオン化（正イオン）（正イオン）

プロトン移動

イオンの付加

電荷交換


電荷交換

気相における化学イオン化気相における化学イオン化（負イオン）（負イオン）

プト移動

気相における化学イオン化気相における化学イオン化（負イオン）（負イオン）

プロトン移動

イオンの付加イオンの付加

電荷交換


電子捕獲

APCIAPCIの特長の特長

ソフトなイオン化

APCIAPCIの特長の特長

ソフトなイオン化

– [M+H]+、[M+NH4]+ など

– [M-H]-、[M+CH3COO]-、[M+Cl]- など3

一般的に一価イオンが生成

ESI でイオン化しにくい低極性化合物もイオン化

移動相とサンプルのプロトン親和力の差が感度に大きく影響

熱に非常に不安定な化合物の場合は熱分解の可能性も


イオン化法と極性の選択イオン化法と極性の選択

1級～3級アミンどちらでも +

イオン化法と極性の選択イオン化法と極性の選択

1級～3級アミンどちらでも +

4級アミン ESI +

その他塩基性化合物どちらでも +その他塩基性化合物どちらでも +

アミノ酸どちらでも +

ペプチド、蛋白質 ESI +

ヌクレオチド及び重合体 ESI -

ヌクレオシド ESI +


イオン化法と極性の選択イオン化法と極性の選択（続き）（続き）

非イオン性界面活性剤どちらでも +

イオン化法と極性の選択イオン化法と極性の選択（続き）（続き）

非イオン性界面活性剤どちらでも +

陽イオン性界面活性剤 ESI +

陰イオン性界面活性剤 ESI -陰イオン性界面活性剤

カルボン酸どちらでも -

スルホン酸、リン酸 ESI -

ニトロ基どちらでも -

ステロイド類 APCI +

多くの場合、まずESI を試してみるとよい


イオン化法イオン化法ESCiESCiマルチモードインターフェイスマルチモードインターフェイス

ESCiは、標準のESIプローブとAPCIのコロナニードルを用いて、ESIとAPCIの両

ESCiESCiマルチモドインタフェイスマルチモドインタフェイス

方の測定を同時に行うことができる機能

– MassLynxソフトウェアで、ESI/APCIの切り替えを行う。

– ESIモードではキャピラリーに APCIモードではコロナニードルに電圧が供給される– ESIモードではキャピラリーに、APCIモードではコロナニードルに電圧が供給される。

– ESCiのAPCIモードはコンベンショナルなAPCIより低流速で使用でき、熱分解も少ない

– 一回の注入でESI(+/-)、APCI(+/-)の測定が可能になるのでイオン化の確認に有効

ESIプローブ


コロナニードル(MSシステムによって形状が異なります)







など・・・


APPIAPPI法におけるイオン化の過程法におけるイオン化の過程APPIAPPI法におけるイオン化の過程法におけるイオン化の過程

V UV

SampleSolution

Probe Heater

Vacuum UVSource

RepellerhSolutionFlash Vaporisation

RepellerElectrode

h

Sample ConeNebulizer Gas

Solvent and Analyte Vapour


イオン化法の適応範囲イオン化法の適応範囲（（ESI APCI APPIESI APCI APPIのまとめ）のまとめ）（（ESI, APCI, APPIESI, APCI, APPIのまとめ）のまとめ）

10,000

ESI

1,000 APPI

質量

100100APCI

測定対象物質の極性

10高極性無極性


測定対象物質の極性







など・・・


ASAPASAP(Atomospheric Solid Analysis Probe)(Atomospheric Solid Analysis Probe)

ガラスの棒の先に試料をこすり付けて付着させ（少量でよい、つけてから一度ふき取るくら量十分液体も可能）脱溶媒ガ試料を気化させナ放電に

(Atomospheric Solid Analysis Probe)(Atomospheric Solid Analysis Probe)

取るくらいの量で十分、液体も可能）、脱溶媒ガスで試料を気化させ、コロナ放電により化学イオン化

ASAP用のプローブをつけるだけで使用可

薬、尿中の薬物代謝物、インクの成分などの分析事例

ASAP

Desolvation Gas(脱溶媒ガス)

ASAPASAP

コロナニードル


ガラス棒に付着したサンプル

コロナニードル(MSシステムによって形状が異なります)

MSMSの基礎の基礎ⅠⅠ --内容内容MSMSの基礎の基礎ⅠⅠ 内容内容





LCLC条件の検討条件の検討

LC条件の検討

LCLC条件の検討条件の検討

– 測定したいイオンをもっとも効率よく発生させる移動相を選択します。

– 測定対象測定対象物質が適切な保持時間をもつカラム、移動相を選択します。

有機溶媒添加剤その他

LCMSで使用する溶媒例：

水メタノール 1～10 mM 酢酸アンモニウム 0.01～0.1%トリエチルアミン(TEA)

アセトニトリル 0.01～0.2% 酢酸 0.01～0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)

1～10 mM ギ酸アンモニウム 1～10mM 炭酸水素アンモニウム

0.01～0.2% ギ酸

※アセトニトリル100%では使用しない※100% アセトニトリルに酢酸アンモニウムは溶解しない※100% アセトニトリルに酢酸アンモニウムは溶解しない※TEA、TFAを使用する場合は、システムのメンテナンス頻度をあげること

移動相は、揮発性のものを使用してください。


有機溶媒の種類、移動相のpH、添加剤の有無、種類および濃度がイオン化効率に影響を与えます。→移動相の適化が必要！！

MSMSの基礎の基礎1 1 --まとめまとめMSMSの基礎の基礎1 1 まとめまとめ





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