一種用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置。該質(zhì)譜裝置包括質(zhì)譜儀和與之配合的多通管；多通管的一個(gè)出口與質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相連通，其余出口分別與一進(jìn)樣管相連通。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)在質(zhì)譜儀進(jìn)樣口和進(jìn)樣管之間連接多通管，實(shí)現(xiàn)了多組分進(jìn)樣，各反應(yīng)原料也可在三通管中提前混合，樣品進(jìn)入真空腔體反應(yīng)排除了常壓下環(huán)境的干擾，解決了空氣敏感反應(yīng)，從而有利于反應(yīng)中間過(guò)程的檢測(cè)，也可以檢測(cè)一些短暫存在的不穩(wěn)定中間體。(2)本發(fā)明不僅可用于在線反應(yīng)的檢測(cè)，也可用于常規(guī)分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)(亞)真空環(huán)境下離子分子反應(yīng)、離子離子反應(yīng)及分子分子間反應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)于真空氣相反應(yīng)和超快速的反應(yīng)機(jī)理的研究具有重要意義。
【專利說(shuō)明】—種用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置，屬于質(zhì)譜儀相關(guān)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]反應(yīng)機(jī)理的研究在化學(xué)合成上具有重要意義。不僅因?yàn)橐苑磻?yīng)機(jī)理為指導(dǎo)可尋求提高反應(yīng)產(chǎn)率和選擇性的方法，還可利用反應(yīng)機(jī)理尋找反應(yīng)規(guī)律，預(yù)示可能出現(xiàn)的各種副反應(yīng)，甚至設(shè)計(jì)新反應(yīng)，因此反應(yīng)機(jī)理的探索與研究一直是有機(jī)化學(xué)的熱點(diǎn)之一。目前，研究反應(yīng)機(jī)理的方法很多，如光譜、核磁、計(jì)算模擬等。但大多數(shù)方法都是間接監(jiān)測(cè)，并不能直接給出反應(yīng)中間體的分子組成，也沒(méi)有一種方法能檢測(cè)到所有的反應(yīng)中間體。對(duì)于某些不穩(wěn)定或低含量的中間體，傳統(tǒng)的方法很難檢測(cè)到，而且反應(yīng)體系的復(fù)雜性還會(huì)使數(shù)據(jù)的分析和解釋具有相當(dāng)大的難度。
[0003]質(zhì)譜作為一種高靈敏、高通量、較高時(shí)間分辨率的研究手段，是目前研究反應(yīng)機(jī)理的重要方法之一。質(zhì)譜能同時(shí)檢測(cè)反應(yīng)混合液中的多種組分，并檢測(cè)到一些不穩(wěn)定或者低濃度的中間體，而且通過(guò)準(zhǔn)確分子量和多級(jí)質(zhì)譜信息可容易地得到分子組成，甚至分子結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了分析難度。目前，質(zhì)譜監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)大多是采用離線方法，即對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行質(zhì)譜分析，可采用的質(zhì)譜方法有很多(如MALD1、ES1、nano-ESI等)，但也存在明顯缺陷，如無(wú)法檢測(cè)到某些不帶電的自由基或者激發(fā)態(tài)、無(wú)法檢測(cè)到一些存在時(shí)間極短的中間體。ESI (或nano-ESI)須采用易揮發(fā)溶劑(如DMSO等不能作為電噴霧溶劑)，可能對(duì)一些難揮發(fā)性溶劑參與的反應(yīng)機(jī)理研究有一定難度，且對(duì)難電離化合物的檢測(cè)受限，加上本身處于常壓環(huán)境，離線檢測(cè)并不能很好地檢測(cè)到一些短暫存在的中間體。MALDI作為反應(yīng)檢測(cè)手段時(shí)，基質(zhì)和激光等對(duì)反應(yīng)的干擾不可忽略。一些在線檢測(cè)化學(xué)反應(yīng)的方法，如nano-ESI雙噴法和DESI等，多是在常壓條件下進(jìn)行，某些中間體受溶劑、空氣等各種因素的干擾而不能穩(wěn)定存在，特別是在加電情況下產(chǎn)生的自由基等可能對(duì)反應(yīng)造成一定影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置，質(zhì)譜進(jìn)樣口外接一個(gè)多通管，多通管可以有效地把各進(jìn)樣管與質(zhì)譜儀連接起來(lái)，在質(zhì)譜腔體的真空環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)，并通過(guò)后續(xù)所連接的質(zhì)量分析器和檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了真空離子分子反應(yīng)的在線檢測(cè)。
[0005]本發(fā)明提供的用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置，包括質(zhì)譜儀和與之配合的多通管；
[0006]所述多通管的一個(gè)出口與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相連通，其余出口分別與一進(jìn)樣管相連通。
[0007]上述的質(zhì)譜裝置，與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相對(duì)設(shè)置的進(jìn)樣管標(biāo)記為進(jìn)樣管I，所述進(jìn)樣管I延伸至所述質(zhì)譜儀內(nèi)的真空錐口前端，且與所述真空錐口之間設(shè)有間隙，所述進(jìn)樣管I作為離子傳輸管；
[0008]其余所述進(jìn)樣管與所述進(jìn)樣管I相連通。
[0009]上述的質(zhì)譜裝置，與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相對(duì)設(shè)置的進(jìn)樣管標(biāo)記為進(jìn)樣管I，所述進(jìn)樣管I包括獨(dú)立的進(jìn)樣段和傳輸段，所述進(jìn)樣段與其余所述進(jìn)樣管相連通，所述傳輸段延伸至所述質(zhì)譜儀內(nèi)的真空錐口前端，且與所述真空錐口之間設(shè)有間隙；通過(guò)所述進(jìn)樣管輸入的各組分是在所述多通管的亞真空腔體中混合并發(fā)生反應(yīng)的。
[0010]上述的質(zhì)譜裝置，與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相對(duì)設(shè)置的進(jìn)樣管標(biāo)記為進(jìn)樣管I，所述進(jìn)樣管I延伸至所述質(zhì)譜儀內(nèi)的真空錐口處，且與所述真空錐口之間設(shè)有間隙；
[0011]其余所述進(jìn)樣管延伸至所述多通管的腔體內(nèi)且與所述進(jìn)樣管I之間設(shè)有間隙。
[0012]本發(fā)明質(zhì)譜裝置中，所述“相對(duì)設(shè)置”指的是所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口與所述進(jìn)樣管位于一條直線上。
[0013]上述的質(zhì)譜裝置，所述多通管與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口之間通過(guò)螺紋連接；所述螺紋為美制螺紋。
[0014]上述的質(zhì)譜裝置，所述多通管與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口之間設(shè)有密封墊圈，可實(shí)現(xiàn)接口之間有效密封。
[0015]上述的質(zhì)譜裝置，所述進(jìn)樣管與所述多通管之間通過(guò)卡套螺母進(jìn)行連接；
[0016]所述進(jìn)樣管與所述多通管連接處可設(shè)置閥門或多級(jí)分支，可控制單組份反應(yīng)，也可用于多步或多組分反應(yīng)。
[0017]上述的質(zhì)譜裝置，所述多通管可為三通管。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)本發(fā)明中在質(zhì)譜儀進(jìn)樣口和進(jìn)樣管之間連接多通管，從而實(shí)現(xiàn)了多組分進(jìn)樣，各反應(yīng)原料也可在三通管中提前混合，樣品進(jìn)入真空腔體反應(yīng)排除了常壓下環(huán)境的干擾，解決了空氣敏感反應(yīng)，從而有利于反應(yīng)中間過(guò)程的檢測(cè)，也可以檢測(cè)一些短暫存在的不穩(wěn)定中間體。
[0020](2)本發(fā)明不僅可用于在線反應(yīng)的檢測(cè)，也可用于常規(guī)分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)(亞)真空環(huán)境下離子分子反應(yīng)、離子離子反應(yīng)及分子分子間反應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)于真空氣相反應(yīng)和超快速的反應(yīng)機(jī)理的研究具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明質(zhì)譜裝置中三通管的剖面圖。
[0023]圖3為本發(fā)明質(zhì)譜裝置進(jìn)樣以及反應(yīng)的示意圖。
[0024]圖4為利用本發(fā)明中質(zhì)譜裝置檢測(cè)的丙酮芐胺真空分子離子反應(yīng)與液相反應(yīng)的質(zhì)譜圖，其中圖4 (a)為質(zhì)譜儀的真空腔體中丙酮芐胺分子離子在線反應(yīng)的質(zhì)譜圖，圖4(b)為丙酮與芐胺在甲醇溶液中反應(yīng)的質(zhì)譜圖。
[0025]圖中標(biāo)記如下:
[0026]I三通管，2進(jìn)樣管1，3進(jìn)樣管II，4進(jìn)樣口，5真空錐口，6卡套，7螺母，8三通管件。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0029]如圖1所示，為本發(fā)明用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，它包括質(zhì)譜儀和與之配合的三通管I。質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口 4與三通管I (接口設(shè)1/4-28UNF外螺紋)通過(guò)螺紋相連；進(jìn)樣管I 2和進(jìn)樣管II 3通過(guò)卡套螺母(圖中未示)與三通管I相連；離子傳輸管是由進(jìn)樣管I 2插入三通管I中的部分替代，樣品分子離子通過(guò)進(jìn)樣管
I2進(jìn)入進(jìn)樣口 4 ;進(jìn)樣管II 3通過(guò)卡套螺母固定在三通管I的下端口，將原料分子離子導(dǎo)入三通管I，原料分子離子通過(guò)三通管I與進(jìn)樣口 4連接處和進(jìn)樣管I 2間的縫隙進(jìn)入質(zhì)譜儀的真空腔體；在質(zhì)譜儀的真空錐口 5的前端，從進(jìn)樣管I 2進(jìn)入的樣品分子離子與從進(jìn)樣管II 3中的原料分子離子在真空腔體相遇，并在質(zhì)譜儀的真空腔體中發(fā)生反應(yīng)；后續(xù)所連接的質(zhì)量分析器和檢測(cè)器即實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)混合物的在線檢測(cè)。
[0030]三通管I的具體設(shè)置如下:三通管I的材料為普通不銹鋼，其與進(jìn)樣口 4相匹配的口有外螺紋，中心有通孔，通孔中心線與進(jìn)樣口 4中心線重合。進(jìn)樣管I 2和進(jìn)樣管II 3均通過(guò)配套的卡套螺母與三通管I連接，連接處的密封墊圈(圖中未示)，可以實(shí)現(xiàn)接口之間的有效密封。
[0031]如圖2所示，為本發(fā)明質(zhì)譜裝置中三通管的剖面圖，三通管I包括三通管件8、卡套6和螺母7，三通管件8設(shè)有外螺紋，其中與質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口 4相連的出口的螺紋與進(jìn)樣口 4的螺紋相匹配，其它兩出口的螺紋與螺母7相匹配。卡套6與螺母7用來(lái)固定進(jìn)樣管
I2和進(jìn)樣管II 3，分別與進(jìn)樣管I 2和進(jìn)樣管II 3相對(duì)應(yīng)的卡套6和螺母7中心通孔尺寸匹配。
[0032]如圖3所示，為本發(fā)明質(zhì)譜裝置進(jìn)樣以及反應(yīng)的示意圖。原料A、B可為不同離子源產(chǎn)生的離子或其他進(jìn)樣裝置輸入的分子，原料A從進(jìn)樣管I 2進(jìn)入進(jìn)樣口 4，B從進(jìn)樣管
II3進(jìn)入三通管I中，并通過(guò)三通管I與進(jìn)樣管I 2之間的縫隙進(jìn)入進(jìn)樣口 4中；A、B在真空錐口 5的前端質(zhì)譜儀的真空腔體內(nèi)相遇，并發(fā)生反應(yīng)，生成產(chǎn)物C ;后續(xù)檢測(cè)反應(yīng)混合物A、B、C及其他副反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)中間體。例如:丙酮和芐胺的反應(yīng)，丙酮由進(jìn)樣管II 3通過(guò)真空吸入進(jìn)樣，芐胺由進(jìn)樣管I 2通過(guò)納噴霧引入芐胺正離子，兩者在真空腔體中相遇并發(fā)生反應(yīng)，得到如圖4(a)所示的質(zhì)譜儀的真空腔體中丙酮芐胺分子離子在線反應(yīng)的質(zhì)譜圖，圖4(b)為丙酮與芐胺在甲醇溶液中反應(yīng)的質(zhì)譜圖，如圖4(b)所示溶液中反應(yīng)得到的是脫水產(chǎn)物峰(M+H/M+Na: 148，170)，真空在線反應(yīng)主要得到未脫水產(chǎn)物的加氫峰，196是芐胺中的雜質(zhì)，證明該反應(yīng)裝置能檢測(cè)到短暫存在的未脫水產(chǎn)物。
[0033]上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本新型反應(yīng)裝置，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、連接方式、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的。凡根據(jù)本裝置對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種用于離子分子真空在線反應(yīng)與檢測(cè)的質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述質(zhì)譜裝置包括質(zhì)譜儀和與之配合的多通管； 所述多通管的一個(gè)出口與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相連通，其余出口分別與一進(jìn)樣管相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜裝置，其特征在于:與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相對(duì)設(shè)置的進(jìn)樣管標(biāo)記為進(jìn)樣管I，所述進(jìn)樣管I延伸至所述質(zhì)譜儀內(nèi)的真空錐口前端，且與所述真空錐口之間設(shè)有間隙，所述進(jìn)樣管I作為離子傳輸管； 其余所述進(jìn)樣管與所述進(jìn)樣管I相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜裝置，其特征在于:與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相對(duì)設(shè)置的進(jìn)樣管標(biāo)記為進(jìn)樣管I，所述進(jìn)樣管I包括獨(dú)立的進(jìn)樣段和傳輸段，所述進(jìn)樣段與其余所述進(jìn)樣管相連通，所述傳輸段延伸至所述質(zhì)譜儀內(nèi)的真空錐口前端，且與所述真空錐口之間設(shè)有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜裝置，其特征在于:與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相對(duì)設(shè)置的進(jìn)樣管標(biāo)記為進(jìn)樣管I，所述進(jìn)樣管I延伸至所述質(zhì)譜儀內(nèi)的真空錐口處，且與所述真空錐口之間設(shè)有間隙； 其余所述進(jìn)樣管延伸至所述多通管的腔體內(nèi)且與所述進(jìn)樣管I之間設(shè)有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述多通管與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口之間通過(guò)螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述多通管與所述質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口之間設(shè)有密封墊圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述進(jìn)樣管與所述多通管之間通過(guò)卡套螺母進(jìn)行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的質(zhì)譜裝置，其特征在于:所述多通管為三通管。
【文檔編號(hào)】G01N30/72GK104198632SQ201410442778
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】聶宗秀, 謝小波, 何清, 侯劍, 陳素明, 熊彩僑, 劉會(huì)會(huì) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所