Transcript 質量分析の概要

質量分析の概要
対応ページ：p1~13
担当:伊藤
教科書の使い方
• 章末の参考文献（タイトル記載）
• 章末に教科書単行本の紹介
• 問題と解答
http://www.ms-textbook.com
教科書目次
序論
気相イオンの化学
同位体
装置論
電子イオン化（ＥＩ）
有機イオンのフラグメ
ンテーションとＥＩマス
スペクトルの解釈
7. 化学イオン化（ＣＩ）
1.
2.
3.
4.
5.
6.
8. 電界イオン化（ＦＩ）と電
離脱離（ＦＤ）
9. 高速原子衝突（ＦＡＢ）
10. マトリックス支援レー
ザー脱離イオン化
(MALDI)
11. エレクトロスプレーイ
オン化（ESI)
12. ハーフネッド技術
教科書の守備範囲
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有機質量分析中心
イオン化法
最新の質量分析計
生体試料（ペプチド・ヌクレオチド）、環境科学、
金属錯体、高分子、フラーレン
参考
• これならわかる マススペク
トロメトリー
• オンライン質量分析
（日本質量分析学会誌）
http://www.mssj.jp/index-jp.htm
質量分析とは
物質を構成する原子、分子の質量を測定する技術
分析手順
１．分子イオン化
２．イオンを質量電荷比m/zで分離
３．各m/zのイオン量を測定
４．定性的定量的に分析
特徴
有機化合物：分子量、分子構造の推定
極微量の成分の定量分析
無機化合物：極微量成分の定性定量分析
表面分析も可能
欠点
有機化合物で異性体の区別がつかない
他の分析装置との比較
非破壊分析（試料回収が可能）
赤外分光（IR)、紫外分光（UV)、ラマン分光、核磁気共鳴法（NMR）
破壊分析（試料自体が消費）
質量分析
＊必要な試料は㎍以下なのでmgオーダー以上を扱う合成有機化学分野で
は非破壊として扱える。
ng程度の極微量試料に対しては分析方法は質量分析のみ
質量分析の歴史
測定分子量範囲
1913年
J.J.Thomsonがe/mから20Ne、２２Neの同位体を観測
1919年
F.W.Astonがイオンを正確に測定
1950-60年代
電子イオン化（EI)法
1000
1970年代
化学イオン化（CI)法
1000
1980年代
電界脱離（FD)
5,000～
10,000
高速原子衝撃(FAB)法
5,000～
10,000
二次イオン質量分析法（SIMS)
1990年代
エレクトロスプレーイオン化（ESI)法
数十万以上
マトリックス支援レーザー脱離イオン化（MALDI)
数十万以上
質量分析の利用例
＜定性分析＞
• 上水道中の微量汚染物質の分析
• 化学製品の開発研究
• 隕石、月の石の分析
• 生化学分野での研究
• 木炭や岩石の年代測定
＜定量分析＞
• ドーピング検査
• 環境ホルモンの量の測定
• 畑の土のダイオキシン検出
• ふぐ毒と食物連鎖の関連性の解明
質量分析計
分析手順
１．分子イオン化
２．イオンを質量電荷比m/zで分離
３．各m/zのイオン量を測定
４．定性的定量的に分析
JEOL MS計の製品群
マススペクトル
それぞれの質量電荷比
（m/z）の強度がイオン種
の量を表す
縦軸：信号強度
横軸：質量電荷比m/z
ｍ/ｚ:無次元単位
[Th]という単位も使われる
(SI単位系ではない）
マススペクトル
分子イオンはm/z:１６
フラグメントイオンピークは1間隔
分子の質量数は１６
Hが脱離
C:12u、H：1u
12u+4×１u=16u
原子質量単位[u]
12C=12.000[u]と定義
医学生物学分野ではdalton[Da]単位も使用される
(SI単位系ではない）
CH４
SI単位系
SI単位系
真空度の単位
Pa、bar、Torr、psi（pounds per square inch ）
1Torr=133Pa（１Torr≒１００Pa)
参考文献
• これならわかるマススペクトロメトリー（化学同人）
• 機器分析（裳華房）
• 特許関連のページ
（http://www.ryutu.inpit.go.jp/chart/H15/ippa
n12/frame.htm）
Problem 1.4
a) 圧力の単位は？
Pa (SI単位系)、bar(SI単位系）、Torr 、psi
b) 圧力単位の変換係数は？
1Pa=133Torr (1Pa≒１００Torr)
c) 質量分析計では普通どれくらいの真空度か？
高真空