反应低温等离子体-质谱监测化学反应体系的研究

摘要

本文从质谱仪的构造开始，重点综述其离子源方面的开发和应用。由传统离子化手段（如电子轰击电离、化学电离、电喷雾电离）介绍到近年来新兴起的大气压敞开式离子源(ambient ionization)。按照离子化方式，本文将大气压敞开式离子源进行分类，综述其装置构造及主要应用。在基于等离子体的离子化方法中，低温等离子体离子源（low-temperature plasma ionization）作为一个新兴、不需要溶剂的离子化手段得到高度关注。为了增强低温等离子体-质谱在复杂体系中某些特定化合物的检测，有课题组提出一个改进版本——反应低温等离子体-质谱(reactive LTP-MS)分析方法。但在该反应低温等离子体-质谱方法中，受限于实验装置的构型，由低温等离子体探针所引入的化合物在样品的更换上比较麻烦和耗时，无法满足快速、高通量分析的需求。因此，我们进一步修改了低温等离子体的装置，并利用这套改进的装置实现了反应低温等离子体-质谱的快速化学反应筛选。
　　在第二、三、四章本文详细的介绍了反应低温等离子体-质谱监测化学反应体系的主要研究内容。从低温等离子体离子源的搭建开始入手，对比常规-低温等离子体离子源和毛细管-低温等离子体离子源的分析性能。通过使用两样品板上，并分别在上面滴加不同的反应试剂，我们建立了反应低温等离子体-质谱的分析方法，实现单个化学反应产物的检测。接着本文进一步拓展本方法的适用范围，将两块固定的样品板替换为两块可相对滑动的样品板，探究快速多个化学反应的筛选。反应低温等离子体-质谱方法的基本原理是:在室温下，反应试剂的甲醇溶液被滴加到滑动样品板上，然后通过两个样品板的相对移动，这些溶液被移送到加热区域。在这块加热区域，伴随着溶剂（即甲醇）的挥发，反应试剂也跟着被解吸附进入空气中。在空气中反应物分子相互混合、碰撞生成对应反应产物。在低温等离子体束下，溶剂离子、反应物离子以及它们的产物离子都被离子化进而被质谱捕捉和检测。我们所提出的反应低温等离子体-质谱方法成功的应用在亚胺生成反应、Eschweiler-Clarke甲基化反应和Eberlin反应的产物检测上。在进行快速的化学反应筛选时，我们以一个时间间隔大约为30秒的速度成功的检测了28个化学反应中的26个反应。通过我们的反应低温等离子体-质谱方法，Eschweiler-Clarke甲基化反应中短暂存活的反应活性中间体也被我们成功检测到。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 传统质谱离子源

1．2．1 电子轰击离子源(electron ionization，简称为EI)

1．2．2 化学电离(chemical ionization，简称为CI)

1．2．3 基质辅助激光解吸附电离(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization，简称为MALDI)

1．2．4 电喷雾电离离子源(Electrospray ionization)

1．3 大气压敞开式离子源

1．3．1 基于喷雾和固-液萃取的技术方法

1．3．2 基于激光解吸附／剥蚀技术方法

1．3．3 基于声学解吸附技术方法

1．3．4 基于等离子体的技术方法

1．4 反应低温等离子体(reactive-LTP)离子源

1．5 有机反应筛选

1．6 本课题的提出

第二章 低温等离子体-质谱的搭建及其常规检测

2．1 引言

2．2 实验仪器与试剂

2．3 低温等离子体-质谱的搭建

2．3．1 常规-低温等离子体离子源的设计

2．3．2 毛细管-低温等离子体离子源的设计

2．3．3 使用低温等离子体离子源分析化学物质

第三章 反应低温等离子体-质谱(reactive LTP-MS)的搭建及将其用与快速化学反应筛选

3．1 反应低温等离子体-质谱实验装置的搭建

3．2 反应低温等离子体-质谱直接实时监控反应进程

3．3 实验条件优化

3．4 反应低温等离子体-质谱方法检测Eberlin反应

3．5 反应低温等离子体-质谱方法快速筛选多个化学反应

第四章 反应低温等离子体-质谱方法检测反应活性中间体

4．1 引言

4．2 反应低温等离子体-质谱方法检测反应活性中间体

4．2．1 亚胺生成反应的活性中间体检测

4．2．2 Eberlin反应的活性中间体检测

4．2．3 Eschweiler-Clarke甲基化反应的中间体检测

全文总结

参考文献

补充材料

致谢

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