kemisk jonisering (CI) är en mjuk joniseringsteknik, som är den direkta tillämpningen av forskningsresultaten av molekylära och jonreaktioner i analytisk kemi. Den tidigaste joniseringstekniken var elektronbombardemangsjonisering (EI). Produkten erhållen av EI har många fragment, vilket är svårt att analysera. CI, som producerade mycket få fragment, började på 1950-talet och har stor potential inom analytisk kemi.

i CI-processen bombarderar elektroner först reagensgasen för att generera reagensjoner. Provmolekylerna joniseras sedan av reagensjoner genom molekylär och jonreaktionsväg. 1970-talet ansågs vara en milstolpe i utvecklingen av CI. Vid den tiden löste forskare bristerna i CI: s arbete i en vakuummiljö, vilket gjorde det möjligt för CI att arbeta under atmosfäriska förhållanden. Atmosfärisk kemisk jonisering ger energi från koronaurladdning och kräver ingen vakuummiljö, vilket kraftigt ökar utbudet av CI-applikationer. För närvarande har CI använts i stor utsträckning i masspektrometritekniken.

principen för kemisk jonisering

principen för CI är att använda reagensjonen X+ för att reagera med analytmolekylen a för att uppnå jonisering av analyten:

i ovanstående reaktion härrör X+ från den joniserade reaktionsgasen. Några vanliga reagensgaser inkluderar metan, ammoniak, vatten och isobutan. Reaktionstiden och hastighetskonstanten (k) i formeln kan erhållas genom litteratur eller mätning. När reagensjonen X + är H3O + är formeln (2) :

Reagensjon produceras av en jonkälla. Vanligen använda jonkällor innefattar huvudsakligen strålningskälla, ihålig katodurladdningskälla och vanlig glödladdningskälla. 210Po och 241Am är de vanligaste strålningskällorna. Joniseringsprocessen börjar med alfapartiklarna som emitteras av 210Po och 241am. Den har en hög energi och kan kollidera med reagensgasen för att generera reagensjoner och elektroner. Om de genererade elektronerna är tillräckligt höga kan de kollidera med reagensgasen för att bilda nya reagensjoner och elektronik. I CI med H3O + som reagensjon används ofta en ihålig katodurladdningskälla, som kan producera 99,5% av H3O+.

enligt villkoren för kemisk jonisering klassificeras CI i kemisk jonisering med lågt tryck (

Figur 1. Principen för kemisk jonisering

fördelar och nackdelar med CI

upplösningen av CI-spektrumet är enkel och analytens exakta molekylvikt kan erhållas. Produkten erhållen av CI har få fragment, och dess produkter är huvudsakligen molekyler och joner av analyten. Ci: s selektivitet kan enkelt ökas genom att välja en lämplig reagensjon. Till exempel reagerar reagensjonen H3O+ endast med en organisk substans med en protonaffinitet större än H3O+. Dessutom har CI hög känslighet och snabb respons (15s). Men om de reaktiva jonerna är orena och en mängd kemiska joniseringsreaktioner kommer att inträffa samtidigt blir masspektrometri svår.

exempel på CI-applikationer

för närvarande används CI i stor utsträckning som en jonkälla i masspektrometrisystem för att detektera olika spårämnen. CI kan användas för detektering av ämnen som spårgaser i atmosfären, bekämpningsmedelsrester i grönsaker och frukter, melamin i mjölkpulver, mjukningsmedel och herbicider i jord. Dessutom kan CI också användas för materialidentifiering, såsom att identifiera kvaliteten på te.

• mätning av flyktiga organiska föreningar (VOC)

Vid mätning av VOC med CI används H3O+ vanligtvis som en reagensjon. H3O + reagerar inte med de flesta ämnen i luften som O2, N2, CO2 etc. Å andra sidan är de flesta protonöverföringsreaktionerna icke-dissocierade, så produktjonerna är enkla, vilket gör analysen av resultaten enkel. Principen att mäta VOC med H3O + som reagensjon visas i ekvation (3). Den slutliga produkten löstes genom protonöverföringsreaktionsmasspektrometri.

• bestämning av melamin i mjölkpulver

Vid mätning av melamin med CI används N2 som reagensgas. Under inverkan av högspänning genomgår N2 och H2O komplexa fysikalisk-kemiska reaktioner för att generera reagensjoner H3O+. Reaktionsprocessen visas i formel (3-6). H3O + reagerar med melamin i mjölkpulvret och reaktionsprincipen visas i Formel (2).

• identifiering av tekvaliteten

olika typer av te kan identifieras genom att mäta de kemiska ämnena på ytan av teblad med CI. H3O + reagerar med teets yta med butanol, geraniol, koffein och andra ämnen, och reaktionsprodukterna bildar olika masspektra på masspektrometern. Innehållet av samma ämne i olika tesorter är annorlunda, så masspektret som bildas genom CI-detektion är annorlunda. Masspektrumet kan återspegla teets kemiska fingeravtrycksegenskaper till viss del. Därför har CI viktigt praktiskt tillämpningsvärde för snabb identifiering och kvalitetsanalys av te.

kemisk jonisering används ofta i masspektrometri på grund av dess starka selektivitet och höga känslighet. Kemisk jonisering masspektrometri (CIMS) möjliggör inte bara tandem masspektrometri identifiering av ämnen i komplexa prover, men erhåller också kemiska fingeravtrycksdata för prover för kemometrisk analys. Tillämpningen av CIMS har en positiv effekt på att främja utvecklingen av livsmedel, medicin, miljöskydd, jordbruk och andra industrier.

Vi har kort introducerat CI, en typ av joniseringsmetod, som kan hjälpa dig att förstå mer om masspektrometri. På Creative Proteomics har vi utvecklat den professionella masspektrometriplattformen, som innehåller toppmoderna instrument. Genom att använda masspektrometri kan Creative Proteomics tillhandahålla olika tjänster för att uppfylla olika krav, inklusive:

• Proteomiktjänst
• Metabolomiktjänst
• Glykomiktjänst

1. Fales H M; et al. Jämförelse av masspektra av vissa biologiskt viktiga föreningar som erhållits genom olika joniseringstekniker. Analytisk Kemi, 1975, 47(2):207-219.
2. Lindinger W; et al. On-line övervakning av flyktiga organiska föreningar vid PPTV-nivåer med hjälp av proton-transfer-reaction mass spectrometry (PTR-MS) medicinska tillämpningar, livsmedelskontroll och miljöforskning. International Journal of Mass Spectrometry & jonprocesser, 1998, 173(3):191-241.
3. Chen H; et al. Ytdesorption atmosfärstryck kemisk jonisering masspektrometri för direkt omgivande provanalys utan giftig kemisk kontaminering. Journal of Mass Spectrometry, 2010, 42(8):1045-1056.
4. Yang S; et al. Detektion av melamin i mjölkprodukter genom Ytdesorption atmosfärstryck kemisk jonisering masspektrometri. Analytisk Kemi, 2009, 81(7):2426.