基于常压质谱技术的催化反应监测及机理研究

【作者】 那娜； 王岩； 杨玉菡； 欧阳津；

【机构】 北京师范大学化学学院；

【摘要】 催化反应在生命活动、能源化工、环保监测等领域都占有极其重要的地位。为了更好的理解和利用催化反应,对其反应过程的监测和机理研究变得尤为重要。目前,可用于催化反应监测及机理研究的手段有不少报道[1,2],而质谱是获取分子结构信息的最有效手段之一,具有灵敏度高、分析速度快、结构分析能力强的特点,在反应研究中发挥了重要作用。常压质谱技术的发展[3,4],使得简单、快速、无需复杂样品预处理的质谱检测成为可能,因而在快速反映催化反应过程中分子结构变化中将发挥重要作用。然而,由于液相的催化反应体系成分常常较为复杂,例如溶液中不同种类催化剂的存在、盐成分的影响、以及其他辅助基质才存在都会影响体系样品的快速离子化,因而需要我们发展适于复杂反应研究的新型常压离子化系统。本研究中,基于我们前期的研究基础[5,6],构建了基于纳升电喷雾技术的常压抽提/离子化装置(图1),在酶催化反应体系样品快速抽提的同时,增强了体系样品的离子化效率,获得了复杂反应体系样品的含量和结构信息,并通过高通量旋转装置,实现了多个反应体系的变换检测,为不同反应体系的快速评价和优化提供了可能。此外,我们还建立了基于电喷雾辅助的层流离子化装置,借助层流离子化溶剂的作用,大大增加了离子化效率,并有效避免了反应体系中基质和盐的干扰,可以获得瞬间的催化反应中间体信息,成为反应机理研究的一个有效手段(图2)。该类离子化方法构造简单、离子化效率高、有效克服反应体系盐效应的干扰、为复杂体系的反应监测提供了有效手段,并可以快速反映反应过程中反应物或中间体的结构及含量变化信息,在催化反应研究上具有一定的优势。更多还原