質譜與核磁共振、紫外光譜和紅外光譜一起被稱為有機化學的“四大名譜”，由于質譜是唯一能夠確定分子量的分析方法，其在有機分子結構測定中扮演了十分重要的角色，現已廣泛應用于各個學科領域，如藥品研發、環境監測等。電噴霧電離源（ESI, Electrospray Ionization），是近年發展起來的一種軟電離技術，由于能量較低，通常能夠保持有機化合物的完整結構，若結合二級質譜，往往能夠提供未知化合物的豐富結構信息而被廣泛使用，目前也是藥物雜質研究中首選電離方式[1]。然而，質譜圖中看得到的僅僅是各離子峰的質荷比及相對豐度，并未自動歸屬各離子峰的類型，這往往需要科學合理的分析后進行準確的歸屬。

ESI源質譜通常有正、負兩種模式，生成質子化或去質子的準分子離子(Quasi-molecula ion, [M±A]n±)，即[M+H]+和[M-H]-，同時還會生成各種類型的加合離子，如正模式下經常看到[M+NH4]+、[M+Na]+、[M+K]+、[2M+H]+、[2M+NH4]+等，而負模式下經常能夠看到[M+HCl-H]-、[M+HCOOH-H]-、[M+CH3COOH-H]-、[M+CF3COOH-H]-以及 [2M-H]-等。二聚體或分子中存在多個可質子化位點的化合物，還能看到雙電荷離子或多電荷離子，如[M+2H]2+/2，這些均為偶電子（ Even electron）離子。

在ESI源質譜圖中，如何去判斷一個離子峰的類型直接關系到未知化合物分子結構解析的準確性，故離子峰類型歸屬至關重要。一般情況下，豐度最高的大多數情況下就是目標化合物的準分子離子，即[M+H]+或[M-H]-，然而并非總是如此。在一張ESI源質譜圖中，需要盡可能將所有的離子峰進行歸屬，各加合離子峰需要相互佐證、相互指正。在解析ESI源質譜時，首先假設某個離子峰為[M+H]+ 或[M-H]-，那么是否能夠找到對應的[M+Na]+、[M+NH4]+、 [M+K]+以及[2M+H]+或[M+HCl-H]-、[M+HCOOH-H]-、[M+CH3COOH-H]-、[M+CF3COOH-H]-等加合離子，是判斷假設成立的關鍵。

如上圖所示（圖A），在ESI正離子模式下的質譜圖中，主要有兩個離子峰，即m/z 468.1800和m/z 451.1531，怎么判斷各離子峰的類型，即哪一個為[M+H]+，而另外一個是什么類型的加合離子峰，這時候我們需要從各離子峰質荷比的差值入手去加以判斷。我們知道銨根離子精確分子量為18.0338，而氫質子的精確分子量為1.0073，兩者精確差值為17.0265。在上圖中，我們可以通過計算得到主要兩個離子峰質荷比的差值為17.0269，這與銨根離子與氫質子間的差值一致，據此推測豐度最高的m/z 468.1800為加銨離子峰，而m/z 451.1531為加氫質子離子峰。當然，僅僅知道是加銨和加氫離子峰是不夠的，因為還需要判斷是[M+H]+還是[2M+H]+或[M+NH4]+ 還是[2M+ NH4]+。在以上譜圖的右端，發現了與m/z 451.1531離子相對應的離子m/z 901.2963，即為其[2M+H]+峰，據此反推并確認m/z 451.1531離子即為[M+H]+準分子離子峰，而并非[2M+H]+，歸屬如下圖所示（圖B）。

大多數ESI源的質譜圖中，能夠觀察到[M+H]+或[M-H]-，但并非總是如此，如下譜圖中（圖C），兩個主要離子峰的質荷比分別為m/z 598.1908和m/z 593.2355，另外還有一個較大的離子峰為m/z 675.3134，根據以上提到的方法，先進行差值計算，m/z 598.1908和m/z 593.2355離子質荷比的差值為4.9553，這與鈉離子與銨根離子的差值4.9554基本一致，據此推測前者為加鈉峰后者為加銨峰。反推該化合物的[M+H]+精確質荷比應該為m/z 576.2089，值得注意的是譜圖中并為觀察到該化合物的準分子離子峰。這種情況多見與分子中不含氮原子或不含可質子化氮原子且有多個氧原子或硫原子的化合物。

在EIS負模式下，準分子離子峰為[M-H]-，一般不存在加鈉和加銨離子峰（除非有多個可丟失氫質子的基團存在），取而代之的是[M-HCl-H]-、[M-HCOOH-H]-、[M-CH3COOH-H]-和[M-CF3COOH-H]-等加合離子峰，各離子峰的歸屬判斷與正離子模式相同，通過計數精確的差值來確定。如下圖ESI負模式的譜圖中（圖D），豐度最高的離子峰為m/z 609.2501，除該離子外，還能觀察到m/z 732.2424和m/z 1219.5065兩個豐度較高離子峰。通過計算，m/z 609.2501和m/z 732.2424離子峰的差值為113.9923，這與三氟乙酸的分子量一致，即前者為脫質子峰[M-H]-，而后者為加三氟乙酸根離子峰[M+CF3COOH-H]-，另外還觀察到的m/z 1219.5065為[2M-H]-峰，據此也能反推m/z 609.2501即為準分子離子峰[M-H]-。

ESI源質譜圖中，準分子離子峰和加合離子峰需要仔細去識別，一般可通過計算精確差值來準確判斷，若使用的是低分辨質譜不能完全判斷，可在高分辨質譜下進行。為大家日常解譜時方便查看，將ESI正、負模式下各加合離子的精確質量及它們之間的精確差值進行總結梳理，見下圖所示。

參考文獻：

[1] Wilfried M. A. Niessen, Ricardo A. Correa C. Interpretation of MS-MS Mass Sepctra of Drugs and Pesticides.Wiley.2017.