陳煥文，東華理工大學教授，江西省質譜科學與儀器重點實驗室主任，兼任哈爾濱工業大學信息工程學院博導、教授。2001年獲吉林大學博士學位，2003年1月至2005年12月在美國普渡大學Aston質譜實驗室從事博士後研究工作， 2006年4月至2008年6月在瑞士聯邦工學院（ETH）任高級科學家，2008年7月全職回到東華理工大學工作，2010年創立江西省質譜科學與儀器重點實驗室，主要從事復雜基體樣品快速質譜分析基本理論、關鍵部件及典型應用等方面的研究。

    近年來，主持國家科技部專項基金、國家自然科學基金、瑞士自然科學基金及其它省部級項目20餘項。獲得國內外獎勵與榮譽10餘項，包括江西省自然科學一等獎2項，中國分析測試協會科學技術獎一等獎1項，中國創新設計紅星獎1項，江西省高等學校科技成果獎一等獎2項，十一五國家科技計劃執行突出貢獻獎1項等。 發表SCI論文140餘篇，其中Nat. Protoc. (2篇)、Nature: Sci. Rep. (2篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (5篇)、Anal. Chem. (13篇)，在國際知名期刊發表封面論文12篇，被SCI他引2700餘次。已獲授權專利23項，其中發明專利9項，實用新型專利13項。軟件著作權1項。入選國家高層次人纔特殊支持計劃（萬人計劃），獲國家中青年科技創新領軍人纔、國家傑出青年科學基金、江西省首批“贛鄱英纔555計劃”、江西省主要學科學術與技術帶頭人等人纔計劃支持。目前為中國科學工具專業委員會理事，中國質譜學會理事，中國儀器儀表學會科學儀器學術委員會委員。兼任Nature旗下Sci. Rep.、Res. J. Chem. Environ.《分析化學》、《分析儀器》、《岩礦測試》、期刊編委。

篇有機質譜分析總論

章緒論 2

節有機質譜法概述 2

一、有機質譜法概念 2

二、有機質譜法發展簡史 2

三、有機質譜分析原理與特點 4

四、有機質譜的分類與應用 5

第二節有機質譜相關術語和符號 6

第三節獲取有機質譜信息的主要途徑 7

參考文獻 8

第二章有機質譜儀器組成與結構 9

節有機質譜儀器結構 9

一、進樣繫統 9

二、離子源 22

三、離子引導繫統 24

四、質量分析器 26

五、離子檢測器 27

六、顯示控制繫統 32

七、真空繫統 32

第二節離子源 39

一、電子轟擊離子源 39

二、電噴霧電離源 40

三、大氣壓化學電離源 41

四、基質輔助激光解吸電離源 41

五、電噴霧解吸電離源 42

六、表面解吸常壓化學電離源 43

七、實時直接分析離子源 44

八、電噴霧萃取電離源 44

第三節質量分析器 45

一、扇形電磁質量分析器 45

二、四極杆質量分析器 48

三、離子阱質量分析器 50

四、軌道阱 55

五、傅裡葉變換離子回旋共振質量分析器 57

六、飛行時間質量分析器 60

第四節小型質譜儀 65

一、小型四極杆質譜儀 66

二、小型飛行時間質譜儀 67

三、小型離子阱質譜儀 68

四、小型傅裡葉變換回旋共振質譜儀 70

五、顆粒質譜儀 70

六、小型質譜儀器在定量分析中的應用 72

參考文獻 73

第三章有機質譜儀器操作與維護 75

節質譜儀器性能指標 75

一、靈敏度 75

二、分辨率 75

三、質量範圍 76

四、質量穩定性 76

五、質量精度 77

第二節影響分析性能的常見因素 77

第三節日常維護和簡單故障診斷 77

一、質譜儀的日常維護 77

二、質譜儀故障診斷 79

第四章有機質譜聯用技術 80

節毛細管電泳-質譜聯用技術 80

一、毛細管電泳-質譜聯用的接口 80

二、毛細管電泳-質譜聯用技術的應用 82

第二節液相色譜-質譜聯用技術 83

一、液相色譜-質譜聯用的接口 83

二、液相色譜-質譜聯用分析條件的選擇和優化 87

三、液相色譜-質譜聯用技術的應用 89

第三節氣相色譜-質譜聯用技術 90

一、氣相色譜-質譜聯用繫統的儀器組成 90

二、氣相色譜-質譜聯用的接口技術 93

三、氣相色譜-質譜聯用中常用的衍生化方法 96

四、氣相色譜-質譜聯用技術的應用 97

參考文獻 99

第五章有機質譜獲取及其規律 100

節有機質譜離子的類型及獲取方法 100

一、分子離子和準分子離子 100

二、碎片離子 101

三、同位素離子 102

四、亞穩離子 103

五、重排離子 103

六、多電荷離子 104

第二節有機化合物的裂解機理與規律 104

一、分子離子和準分子離子的產生機理與條件 104

二、影響離子豐度的主要因素 107

三、質譜裂解方式 108

四、生物大分子及其片段的多電荷離子產生機理與規律 114

參考文獻 115

第六章有機質譜分析樣品制備 116

節質譜分析樣品制備的重要性和質量控制 116

一、樣品制備的重要性 116

二、樣品制備的基本要求 116

三、樣品制備的質量控制 117

第二節有機質譜分析樣品的采集方法 118

一、固體樣品的采集 118

二、液體物料的樣品采集 118

三、氣體試樣的采集 119

四、生物樣品的采集 119

第三節常見樣品制備及預處理技術 120

一、蒸餾技術 120

二、萃取技術 121

三、吸附-熱解吸技術 124

四、低溫濃縮技術 124

五、膜分離技術 125

六、衍生化技術 125

第四節生物樣品的制備 126

一、生物材料的采集與前處理 126

二、細胞的破碎與細胞器的分離 127

三、蛋白質的分離和純化 128

四、核酸的提取與PCR技術 129

五、樣品的濃縮、干燥及保存 130

參考文獻 131

第七章有機質譜定性分析 132

節有機質譜定性分析的判據 132

一、一級質譜判據（高分辨質譜數據） 132

二、串聯質譜判據（碎片離子，多級串聯） 133

三、其他判據（高分辨多級串聯質譜） 134

第二節有機質譜定性分析的方法 136

一、標準圖譜法 136

二、標準物質對比法 136

三、串聯質譜法 136

參考文獻 137

第八章有機質譜定量分析 138

節有機質譜定量分析方法 138

一、有機物分子量的測定 138

二、樣品中有機物質含量的測定 139

第二節有機質譜定量分析指標 140

一、空白值 140

二、測量極限 140

三、準確度與精密度 140

四、線性 141

五、動態範圍 141

第三節影響有機質譜定量分析的不確定度因素 142

一、樣品預處理方法 142

二、離子源的類型 142

三、儀器參數的設置 142

參考文獻 142

第九章計算機在質譜中的應用 143

節意義及發展 143

第二節計算機 144

一、戴爾微機繫統概述 144

二、常見術語 145

三、微機輔助MS繫統實例 146

第三節儀器控制、數據采集及處理 146

一、儀器控制 147

二、質譜數據的采集和處理 148

第四節計算機輔助質譜解析 152

一、理論方法 152

二、模式識別方法 154

三、譜圖檢索法 157

參考文獻 162



第二篇有機物的質譜

第十章脂肪烴、芳烴和鹵代烴 164

節脂肪烴 164

一、正構脂肪烴類 164

二、支鏈脂肪烴類 167

三、環脂肪烴類 169

四、直鏈烯烴類 171

五、環烯烴類 176

六、炔脂肪烴類 181

第二節芳烴類 183

一、苯和烴基苯類 183

二、萘及甲基萘類 192

三、多氫萘和甲基多氫萘類 194

四、聯苯類 197

五、稠環類 200

第三節鹵代烴類 201

一、鹵代烷類 201

二、鹵代環烷類 207

三、鹵代烯類 208

四、鹵代炔類 212

五、鹵代苯類 213

六、鹵苄類 221

七、鹵代萘類 222

第十一章醇、酚和醚 223

節醇類 223

一、伯醇類 223

二、仲醇類 230

三、叔醇類 233

醇類 235

五、不飽和醇類 240

六、環醇類 243

七、苄醇類 250

第二節酚類 254

酚類 254

酚類 255

酚類 258

四、烷基酚類 259

五、甲氧基苯酚類 266

六、鹵代苯酚類 268

七、氨基酚類 275

八、硝基酚類 276

九、亞硝基酚類 277

十、聯苯酚類 278

十一、萘酚類 278

第三節醚類 280

一、脂肪醚 280

二、脂環烷基醚類 283

三、苄基醚類 283

四、二醚類 284

五、過氧醚類 284

六、芳香醚類 284

參考文獻 287

第十二章醛、酮和醌 288

節醛類 288

一、脂肪醛類 288

二、鹵代脂肪醛類 291

三、烯醛類 292

四、二醛類 293

五、三醛類 294

六、芳香醛類 295

七、縮醛類 303

第二節酮類 304

一、直鏈脂肪酮類 304

二、鹵代脂肪酮類 310

三、環丁酮類 310

四、環戊酮類 312

五、α, β-環戊烯酮類 313

六、環戊二酮類 314

七、環戊三酮類 315

八、環己酮類 315

九、環己-2-烯酮類 316

十、2, 5-環己二烯酮類 317

十一、環己二酮類 317

十二、芳香酮類 319

第三節醌類 323

一、苯醌類 323

二、其他醌類 326

參考文獻 336

第十三章羧酸及其衍生物 337

節羧酸類 337

一、直鏈酸類 337

二、直鏈酸類 343

三、直鏈酸類 347

四、鹵代直鏈脂肪酸類 348

五、芳香酸類 350

六、鹵代芳香酸類 359

七、呋喃羧酸類 363

八、其他羧酸類 365

第二節酸酐類 370

一、脂肪酸酐類 370

二、芳香酸酐類 371

第三節酰鹵類 372

一、脂肪酰鹵類 372

二、芳香酰鹵類 374

第四節酰胺類 375

一、脂肪酰胺類 375

二、芳香酰胺類 377

三、乙酰芳胺類 380

四、內酰胺類 383

五、硫代酰胺類 384

六、碳酰胺類 385

第五節酯類 385

一、脂肪酸酯類 385

二、芳香酸酯類 394

三、呋喃羧酸甲酯類 399

四、氰酸烷基酯類 400

五、硫氰酸酯類 400

六、硫酸酯類 402

七、亞硫酸酯類 402

八、硫代羧酸酯類 403

九、硝酸酯類 403

十、亞硝酸酯類 404

十一、碳酸酯類 405

十二、內酯類 405

第十四章含氮化合物 410

節硝基化合物 410

一、硝基烷類 410

二、硝基苯類 411

第二節亞硝胺類 423

一、直鏈亞硝胺類 423

二、環狀亞硝胺類 423

第三節胺類 425

一、開鏈脂肪伯胺類 425

二、開鏈脂肪仲胺類 428

三、開鏈脂肪叔胺類 429

四、開鏈脂肪二胺類 431

五、脂肪環胺類 432

六、芳香胺類 434

七、其他胺類 446

第四節腈類 454

一、脂肪腈類 454

二、脂肪異腈類 457

三、芳香腈類 457

四、芳香異腈類 459

第五節肼類 460

一、脂肪肼類 460

二、芳香肼類 462

三、酰肼類 463

第六節脲類 464

第七節胍類 467

第八節肟類 468

一、醛肟類 468

二、酮肟類 468

三、二肟類 469

第九節重氮類 470

第十節偶氮類 470

第十五章含硫、磷化合物 472

節含硫化合物 472

一、硫醇類 472

二、硫醚類 475

三、硫酚類 480

四、硫代化合物 481

五、多硫化合物 486

第二節含磷化合物 487

第十六章雜環化合物 491

節氧雜環化合物 491

一、環氧烷類 491

二、呋喃類 492

三、吡喃類 496

四、二氧環類 498

五、三氧環類 500

六、苯並呋喃類 501

七、4-吡喃酮類 502

第二節氮雜環化合物 504

一、氮雜環烷類 504

二、氮雜環烯和芳環類 511

三、吲哚類 553

四、喹啉類 562

五、異喹啉類 567

第三節含硫雜環化合物 569

一、硫雜環烷類 569

二、噻吩類 572

三、噻唑類 576

四、異噻唑類 580

五、噻喃酮類 582

六、二硫雜環類 583

七、三硫雜環類 585

八、氧硫雜環類 585

第十素有機化合物 587

節含硼、鋁的化合物 587

一、含硼的化合物 587

二、含鋁的化合物 588

第二節含硅、锗、鉛的化合物 589

一、含硅的化合物 589

二、含锗的化合物 591

三、含鉛的化合物 591

第三節含砷、銻的化合物 592

一、含砷的化合物 592

二、含銻的化合物 593

第十八章天然有機化合物 595

節黃酮、黃烷酮和查耳酮類 595

一、黃酮類 595

二、黃烷酮類 600

三、異黃酮、雙黃酮類 602

四、查耳酮、魚籐酮類 606

五、黃烷及黃酮苷類 611

第二節香豆精、色烯和色酮類 617

一、香豆精類 617

二、色烷、色烯和色酮類 627

第三節甾族化合物 630

一、孕甾烷類 630

二、雄甾烷類 632

三、雌甾烷類 638

四、類 640

五、甾類 643

六、甾醇類 645

七、膽酸類 651

第四節萜類化合物 652

一、單萜類 652

二、倍半萜類 672

三、二萜類 688

四、三萜類 696

第五節其他天然有機化合物 700

一、木脂素類 700

二、縮酚酸類 701

三、間苯三酚、核苷、糖類 704

四、抗生素類 707

 

第三篇生物大分子的質譜

第十九章氨基酸 710

節基因編碼的氨基酸 710

第二節修飾氨基酸 712

參考文獻 721

第二十章多肽 722

節肽的產生 722

第二節肽的串聯質譜裂解 722

第三節肽的修飾 725

第四節脂肽與環肽 725

第五節MALDI-TOF質譜常見基質峰 732

參考文獻 733

第二十一章蛋白質 734

節蛋白質的定性分析 734

一、蛋白質特征肽串聯質譜圖 734

二、糖蛋白質 828

第二節蛋白質的定量分析 844

一、靶向質譜定量分析技術 844

二、非靶向質譜定量分析技術 846

參考文獻 850

第二十二章核酸 852

節核酸概述 852

一、DNA的化學結構 853

二、RNA的化學結構 854

第二節基因多態性檢測 855

一、單核甘酸多態性的檢測 855

二、基因突變檢測 857

第三節DNA甲基化檢測 858

第四節DNA微測序 860

第五節核酸酶切指紋圖譜技術 862

第六節多重寡核苷酸鋻定 863

第七節基於質譜技術的DNA拷貝數鋻定 865

參考文獻 868

第二十三章蛋白質復合物 869

節蛋白質復合物樣品處理 869

一、傳統生化方法純化蛋白質復合物 869

二、標簽融合蛋白親和純化蛋白質復合物 869

三、免疫共沉澱技術親和純化蛋白質復合物 869

四、化學交聯法研究蛋白復合物 870

第二節蛋白質復合物的綜合解析 870

一、人內源蛋白質復合物 871

二、酵母蛋白質復合物 880

三、果蠅蛋白質復合物 887

四、大腸杆菌蛋白質復合物 893

參考文獻 895

 

主題詞索引 896

有機化合物中文名稱索引 904

有機化合物英文名稱索引 926

有機化合物分子式索引 949

有機化合物分子量索引 960

蛋白質中文名稱索引 971

蛋白質英文名稱索引 976

1910年，劍橋大學卡文迪許（Cavendish ）實驗室約瑟夫.約翰.湯姆遜（Joseph John Thomson ）和弗朗西斯.威廉.阿斯頓（Francis William Aston ）成功研制了具有顯著實用價值的拋物線質譜儀，為質譜學的蓬勃發展奠定了堅實的儀器基礎。經歷百餘年的發展，質譜分析技術已成為現代分析化學中重要的痕量分析技術之一，廣泛應用於化學、化工、能源、環境、醫藥、運動醫學、刑偵科學、生命科學、材料科學、深空探測等諸多領域。《分析化學手冊》作為分析化學領域的經典工具書，從第二版起將《質譜分析》列為手冊的第九分冊，於1999 年出版，主要以有機質譜學基礎知識、質譜儀器與方法以及有機和天然化合物的質譜圖為主，為有機質譜的研究和應用提供了有價值的參考。

第二版出版至今的十幾年來，有機質譜不論是在儀器、方法還是應用方面，都取得了巨大的進展，特別是在聯用技術、小型化技術、質譜軟電離技術等方面進展尤為顯著。隨著功能基因組學、蛋白質組學和多肽組學等多種“組學（Omics）”的快速發展，生物質譜作為有機質譜的一個重要組成部分，經歷了近10年的飛躍式發展，已成為生命科學領域受關注的分析技術。與此同時，無機質譜和同位素質譜在儀器設備、測量技術和應用領域等方面也有很大發展。為了充分反映現代質譜技術的發展現狀，本次再版將第二版的《質譜分析》分冊分成了兩冊—9A 為《有機質譜分析》，9B 為《無機質譜分析》。

本書為《分析化學手冊》第三版9A 分冊，即《有機質譜分析》。在手冊編委會的組織下，編者在第二版第九分冊《質譜分析》的基礎上進行修訂，並在結構及內容上進行調整和增補。在結構上，第三版由原來第二版的三篇二十二章調整為三篇二十三章。在內容上，第三版主要增加了小型質譜、有機質譜儀器操作與維護、有機質譜聯用技術、有機質譜分析技術與方法、大量有機化合物的MS/MS 譜圖、主要生物大分子的質譜定性定量分析技術及典型的蛋白質鋻定MS/MS 譜圖等內容，而對有機物的EI-MS 譜圖進行了適當的刪減。修訂後，本書能夠反映當前有機質譜學的發展，內容更加繫統和全面，囊括了有機質譜學基礎知識、質譜分析技術和方法、常見有機物硬電離的一級譜圖和部分軟電離的一級甚至二級譜圖以及生物大分子的質譜等內容，力求使手冊具有鮮明特色和顯著時代性的同時提高實用性，可為當前從事有機質譜分析的技術人員和從事有機質譜學研究、有機或生物分子結構研究以及蛋白質組學、代謝組學、新藥研發、精準醫療等領域的科研人員提供較豐富翔實的資料和數據。

根據編委會的安排，本分冊由東華理工大學陳煥文任主編，軍事醫學科學院魏開華和東華理工大學丁健樺任副主編。參加篇編寫工作的有中國科學院化學研究所聶宗秀，哈爾濱工業大學周志權，東華理工大學張燮，吉林大學郇延富、馮國棟，山東大學武中臣，東華理工大學歐陽永中、肖賽金、張興磊，南京大學王姜、王海東、朱騰高等；參加第二篇編寫工作的有東華理工大學楊水平、丁健樺、朱志強，江西師範大學丁秋平、萬結平、萬常峰和吉林大學費強等；參加第三篇編寫工作的有軍事醫學科學院魏開華、王建副和北京毅新博創生物科技有限公司馬慶偉等。全書由陳煥文、魏開華和丁健樺共同統稿審定。

本書的編寫和出版還得到了化學工業出版社傅聰智、李曉紅編輯以及東華理工大學質譜科學與儀器國際聯合研究中心、江西省重點實驗室黃錫芳、陳婷、屈穎和軍事醫學科學院錢小紅研究員等的熱情幫助。在此，對所有支持本書編寫的人員表示衷心的感謝！由於有機質譜研究涉及內容廣泛，編寫人員眾多，出版時間倉促，書中難免存在疏漏和不足，敬請專家和讀者批評指正。



陳煥文

2016年8月