如何选择分子离子峰

在质谱（MS）分析中，“分子离子峰”的正确识别至关重要，因为它直接关系到被测化合物的分子量与分子式确认。下面给出实用的判断原则、步骤和注意事项，便于在不同电离方式（EI、ESI、APCI 等）和质谱条件下选择分子离子峰。

一、先搞清“分子离子”的常见形式

EI（电子轰击）：常见为分子根离子 M·+（奇电子，分子量与峰的标称值相同）。但易碎裂，分子离子有时很弱或缺失。

ESI/APCI（电喷/大气压电离）：常见为偶电子离子，如：

正离子模式： [M+H]+、[M+Na]+、[M+K]+、[M+NH4]+ 等

负离子模式： [M−H]−、[M+Cl]−、[M+HCOO]− 等

大分子往往出现多重带电（z>1）峰，需去卷积得到单体分子量。

二、选择分子离子峰的步骤（实用流程）

计算理论分子量（MW）并列出常见可能的 m/z：

正离子：MW+1（[M+H]+），MW+23（[M+Na]+），MW+39（[M+K]+），MW+18（[M+NH4]+）等。

负离子：[M−H]− 为 MW−1，以此类推。

在质谱图中寻找与理论 m/z 匹配的峰（允许质量误差：低分辨率常用0.2–0.5 Da，高分辨率用 ppm 级别，如≤5 ppm）。

检查同位素峰与分子离子是否符合元素特征：

含 Cl 的分子：M+2 峰约为 M 的 3/1（35Cl/37Cl）比例；含 Br：M : M+2 ≈ 1:1。

碳同位素：M+1 大小与分子中碳数（以及其它含 13C 的元素）相符。

比较峰的保留时间/UV：若有 LC-MS，峰在 LC 保留时间与目标化合物的色谱峰一致，增强可信度。

使用高分辨质谱（HRMS）核对精确质量并预测分子式（ppm 误差小且同位素分布匹配则强证据）。

做 MS/MS（碎片化）验证：分子离子进行 CID 后应产出可解释的特征碎片（与理论裂解、已知结构相符）。

考虑强度和来源：分子离子通常相对稳定并且位于高 m/z 端，但也可能弱；确认不是来自溶剂/背景/杂质/同位素峰。

若出现多种可能（例如同时有 [M+H]+ 和 [M+Na]+），优先选择最常见且能通过 MS/MS 验证的峰；若需报告分子量，常用去质子化/去加离子后得到的中性分子量。

三、常见判别技巧与排除干扰

氮规则（谨慎使用）：对于无金属、仅含 C,H,N,O,S,Hal 元素的中性分子，标称质量为奇数通常含有奇数个 N。注意：对带电离子（如 [M+H]+）需调整解释。

判断是否为加合物（adducts）：若观察到间隔 22.989（Na）或 38.963（K）差值的峰，可能是钠/钾加合峰。可通过去除 Na/K 源或加入 NH4+ 来抑制或切换加合态。

排除基线噪声/背景谱：在空白溶剂或空进样运行对照，确认目标峰非背景。

若分子离子缺失：可用衍生化（使分子更稳定、易成离子）、改变电离模式（从 EI 换 ESI/APCI）、改变溶剂/加试剂（如加入甲酸使 [M+H]+ 更强）或使用温和的离子化条件减少碎裂。

多电荷峰：对大分子（蛋白、多肽）要识别不同 z 值的等间隔（1/z）峰并用去卷积软件得到单体质量。

四、实用参数与常见数值（便于快速判断）

[M+H]+ ： +1.0073 Da

[M+Na]+： +22.9898 Da

[M+K]+ ： +38.9632 Da

[M+NH4]+： +18.0338 Da

[M−H]− ： −1.0073 Da

高分辨率匹配误差常用阈值：≤5 ppm（好）；≤10 ppm（可接受）

五、若仍不确定，可采用的确认方法

用参考标准品跑同一条件，比较 m/z、保留时间和 MS/MS 图谱。

HRMS 精确质量与理论分子式匹配并配合同位素分布。

对峰进行穷尽的 MSn（多级 MS）分析，验证裂解路径。

改变化学/离子化条件（加酸/加碱、换溶剂、用去离子水玻璃器皿）观察峰变化，判断是否为加合峰或碎片。

总结要点（记忆版）

先计算/列出候选 m/z（考虑加合和带电态）；

看质量准确性和同位素分布；

用色谱共流出/UV、MS/MS 或标准品验证；

高分辨或去卷积可解决混合或多电荷问题；

若分子离子弱，尝试换离子化方式或化学修饰。