实验室分析方法--有机质谱定量分析方法
定量分析的目的是确定待测样品中各组分或某一组分的准确含量。定量分析的过程是依据统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出分析对象的各项指标及其数值的一种方法一般是在一定条件下，根据检测器的响应因子与待测化合物含量的函数关系计算出目标化合物的含量。在有机质谱分析中，化合物特征质量离子的峰高与相应待测组分的含量成正比。如何准确得到待测化合物的特征质量离子及待测化合物的响应因子之间的函数关系是有机质谱定量分析的关键。
响应因子的强度测定需要标准物质，但在实际工作中，高纯化合物标准物质的获得和保存是定量分析的一个难题。因为很多化合物不稳定，或易挥发，或易降解，或易被氧化/还原，所以保存条件较为苛刻。标准样品的配制可以制备成单标（只含一个待测组分），也可以制备成混合标样（含数个待测组分）。要求每个组分的含量必须配制准确，再逐级稀释母液，得到合适的标准曲线，待测样品的含量应在标准曲线范围内。如果需要内标作为校正手段，则在每一个标准样品和待测样品中加入等量的内标化合物。
一、有机物分子量的测定
质谱技术是一种鉴定技术，在有机分子的鉴定方面发挥着非常重要的作用，它能快速而准确地测定物质的分子量。关于质谱技术对有机物分子量的测定原理及方法，相关文章已有介绍，本节再补充部分说明。
1.分子量的概念
有机质谱分子量的概念与采用周期表中原子量计算的分子量是不同的，有机质谱中分子量是分子离子的质量，而分子离子是由最轻同位素的原子组成的，所以有机质谱中分子量是由最轻同位素的原子量计算而得的。一般所说的分子是由元素周期表中原子组成的，而其分子量是由各种同位素加权平均值的原子量计算而得的。
2.分子离子峰或准分子离子峰的判断与分子量的确定
确定分子离子峰或准分子离子峰，就可以知道有机物精确的分子量。一般来说，在质谱图中质荷比大的一群峰中常常有分子离子峰，但不是所有的有机化合物都呈现分子离子峰。
①分子离子峰或准分子离子峰（母离子）一般应是质谱中最高质量端最大丰度的峰，但具有最大质量数的峰不一定就是分子离子峰。醛类、酮类、缩醛、仲醇、含氮杂环等化合物易失掉一个氢，出现[M-1]+峰；而胺类、醚类、酯类、多元酸、含硫化合物，在电子轰击条件下容易质子化出现[M＋1]+峰；醇类容易失水，出现[M-18]+峰。易于分解的有机化合物（如硝基化合物）及含支链烷烃，在电子轰击条件下得不到分子离子峰，只有碎片峰。在常压离子源中，正离子电离模式下，一般得到M＋1的准分子离子峰；而在负离子电离模式下，一般得到M-1的准分子离子峰。
②分子离子应符合氮规则。有机化合物主要由C、H、O、N、S、Cl、Br，I、F、P等元素组成。在质谱中有机化合物分子中含有偶数个（包括零）氮原子的分子离子，质量一定是偶数而含有奇数个氮原子的分子离子，质量数一定是奇数，这个规则称为“氮规则”因为某些元素的最大丰度的同位素（轻同位素）的原子的质量数为偶数，其化合价亦为偶数，如12C、16O、32S等。而质量数为奇数的原子化合价均为奇数，如1H、35Cl、31P等。根据各原子化合价之间平衡原理，它们之间化合时偶数化合价的原子必与偶数个奇数化合价的原子相结合，其总原子量为偶数，其组合成的化合物分子量必为偶数。但14N这个原子例外，它具有偶数原子量和奇数化合价。因此，含奇数个氮原子的化合物中，其奇数个氮必与奇数个奇数化合价的原子组合，合成的化合物分子量为奇数；而偶数个氮（或不含氮）原子必与偶数个奇数化合价的原子组合、其化合物的分子量为奇数，也就是说氮的总化合价为偶数的化合物的分子量亦为偶数（其中只有NO例外）。这规则用于其他碎片离子时，则是含偶数个氮原子的奇电子离子其质量数是偶数；而含偶数个氮原子的偶电子离子其质量数将是奇数；而分子离子均是奇电子离子，应含偶数个（或不含氮）氮原子。
③必须有合理的质量碎片的丢失。分子离子峰的裂解过程中常常会失去小质量的中性碎片和自由基，因此裂解过程中分子离子（母离子）与子离子之间的质量数差一定要合理。例如，出现质量数差为15或18，丢失一CH3或一H2O是合理的，而丢失4～13个原子质量单位是不合理的。因为分子离子一般不会失去三个以上的氢或不够一个亚甲基的碎片，即使失去一个亚甲基（14个原子质量单位），在分子离子裂解中也是极少见的。因此出现这种情况，说明该峰不是分子离子：或者该峰是分子离子，而相邻的峰是杂质峰。同样质量数丢失21～26、37、38、50～53、65、66等也是不合理的。
二、样品中有机物质含量的测定
1.外标法
外标法是以待测成分的标准品作为对照物质，相对比较以求得目标物的含量。用标准样品配制不同浓度的标样，在与待测样品完全相同的操作条件下，我们会得到以下三个信息：
①标准样品的量（已知）；
②标准样品的信号强度；
③待测样品的信号强度（假设样品的响应＝响应因子×浓度，从这三个信息即可算出待测样品的量）。为了更加精确地测定未知量的样品，我们希望标准样品的信号强度与待测样品的信号强度尽量接近（以减少非线性响应的影响）。因此常用的外标法会测量一系列已知量的标准样品，绘制一条工作曲线，再用拟合曲线的方法确定未知样的量。
2.内标法
外标法主要有以下两方面的局限：
①标样和待测样是独立进行实验的，实验间的偶然误差无法消除；
②标样和待测样的基质（即除待分析物外的其他成分）不同，基质有可能会带来不同的影响，也会产生误差。那么，如果把已知量的标准样品B直接加入待测样品A，就可以把标准样品和未知样品的测定在同一次实验和同样基质中完成，也就消除了两次实验和基质不同造成的误差，这就是内标法。内标法是质谱分析中一种比较准确的定量方法，尤其在没有标准物对照时，此方法更显其优越性。内标法是将一定重量的纯物质作为内标物加到一定量的被分析样品混合物中，然后对含有内标物的样品进行质谱分析，分别测定内标物和待测组分的峰强度及相对校正因子，按一定公式和校正方法即可求出被测组分在样品中的百分含量。
在内标法定量分析中，最理想的内标物既要和待测物相同（具有相同的响应系数）又要不同（仪器可以区分二者的信号），这对矛盾的集合体就是同位素内标。由于不同同位素的化合物具有近似相同的物理化学性质，离子化时的响应通常也是相同的，而它们具有不同的质荷比m/z，即可在质谱中被区分出来。因此同位素标准品是最理想的内标物。另外，由于某些元素的天然同位素分布有一定的比例，当我们加入一定量的同位素内标时，可以把对信号绝对强度的测量转化为对信号相对比例的测量，从而提高实验的准确性。
3.标准加入法
标准加入法，又称标准增量法或直线外推法，是一种被广泛使用的检验仪器准确度的测试方法，这种方法尤其适用于检验存在干扰物质的样品。
当很难配制与样品溶液相似的标准溶液，或样品基体成分很高，而且变化不定或样品中含有固体物质而对吸收的影响难以保持一定时，采用标准加入法是非常有效的。标准加入法是将一系列已知量的标准试样加入到定量的待测试样中，测得试样量和标准试样的总响应值后，根据响应值和加入量的拟合关系，计算得出待测试样中的样品含量。加入标准溶液后的浓度将比加入前的高，其增加的量应等于加入的标准溶液中所含的待测物质的量。如果样品中存在干扰物质，则浓度的增加值将小于或大于理论值。
标准曲线法适用于标准曲线的基体和样品的基体大致相同的情况，优点是速度快，缺点是当样品基体复杂时不正确。标准加入法可以有效克服上面所说的缺点，因为该方法把标准品制成和样品具有相同基质的溶液；但其缺点就是速度慢，适合于样品数量小且基质影响显著的情况。
