近日，大连化物所质谱与快速检测研究中心（102组群）基于自主研发的变气压光电离串级离子迁移谱（PI-tandem-IMS），通过超高分辨离子迁移率K0筛选，实现二元分析物光电离体系中异常质子转移现象的研究。进一步明晰了低质子亲和势分子和高电离能离子之间发生逆向质子转移的反应机理，为定向调控光电离源中离子生成、转化等提供了新的理论指导。
光电离作为一种高效电离技术，与离子迁移谱或质谱结合已广泛应用于临床诊断、食品控制、环境监测和公共安全等领域。本研究中心基于10.6 eV的VUV-Kr灯，长期从事高性能光电离技术研究，在反应试剂离子调控、选择性离子化、拓宽电离范围等方面积累了丰富的前期成果（Anal. Chem. 2014, 86:2687; Anal. Chem. 2016, 88:4391; Anal. Chem. 2014, 86, 768）。近期研究中，观察到常压条件下多组分分析物的光电离过程往往伴随着复杂的离子分子交叉反应，容易抑制低低质子亲和势（PA）或高电离能（IE）分析物的电离过程，降低分析仪器检测此类化合物的分析性能。
但在甲苯-丙酮/甲醇/乙醇的二元分析物体系中，低PA的极性小分子可以夺取高PA值苄基自由基的质子，完成逆向的质子转移反应，并抑制甲苯的电离过程。通过三种可能的异常质子转移反应机理，分别建立对应的理论模型，发现二元分析物信号响应比值的对数与气压和反应物浓度的次方项并不相同。根据实验结果与三种理论模型的拟合一致性，确定了该二元体系的电离抑制机理为三分子过程。
通过确定的理论模型，计算得出甲苯-丙酮/乙醇体系的反应速率系数k均与温度T负相关。此外，升高反应区电场强度Er或温度T、降低p或cM均可以抑制质子转移反应正向进行，表明PI-tandem-IMS可以更好地理解、研究并调控多分析物体系中的二次离子-分子反应并提升目标物的信号响应。
相关研究以“Pressure-Tunable Photoionization Tandem Ion Mobility Spectrometry for Investigating Proton Transfer Reactions of Binary Systems”为题，于近日发表在Journal of the American Society for Mass Spectrometry上。该工作第一作者是我所博士研究生徐一仟，通讯作者是我所花磊研究员、陈创研究员和李海洋研究员。上述工作得到了国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 徐一仟/陈创）
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jasms.5c00051?ref=PDF
