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學習重點 分辨硬式游離的 EI與 CI、ESI、FAB、MALDI、FD 等軟式游離，掌握碎裂程度與可取得的資訊。 區分分子離子 M⁺•（[M]⁺）、質子化分子 [M+H]⁺及鈉加合離子 [M+Na]⁺，由離子種類判讀分子量。 理解 EI 的電子移除、CI 的試劑氣體反應、ESI 的帶電液滴，以及 FAB、MALDI、FD 的脫附游離機制。 依樣品的揮發性、極性與熱穩定性選擇游離方式，熟記GC-MS 常用 EI，LC-MS 常用 ESI。 能由圖譜特徵（碎片多寡、主峰位置、離子形式）反推所用的游離法。 核心觀念 一、硬式與軟式：比較的是游離後留下多少碎片 硬式游離使分析物獲得較多內能，容易發生廣泛碎裂；軟式游離通常較少碎裂，較容易保留代表完整分子的離子。兩者取捨在於：碎片有利於推論結構，完整分子相關離子則有利於判讀分子量。 EI 是典型硬式游離，在比較題中是「最易造成廣泛斷裂」「可獲得最多結構資訊」「最不易提供分子量」的答案。CI、ESI、FAB、MALDI 與 FD 通常列為軟式游離。軟式不代表完全沒有碎片，硬式也不代表一定看不到分子離子。實際訊號仍受分子結構與操作條件影響。 二、各游離法的機制與訊號 方法機制重點典型資訊與適用性 EI：電子撞擊／電子游離（electron impact）高能電子束使氣相分子失去電子，形成 M⁺•，並可能進一步碎裂。碎片多，利於結構鑑定與圖譜庫比對；分子離子峰可能很弱或消失。適合可汽化且具足夠熱穩定性的樣品，是 GC-MS 的標準游離法。 CI：化學游離（chemical ionization）在游離室加入試劑氣體，先游離試劑氣體，再由試劑離子與分析物進行離子－分子反應。比 EI 溫和；正離子模式（PICI）常見 [M+H]⁺，有利於分子量判讀；也有負離子模式（NICI）。樣品仍須汽化，可用於 GC-MS。 ESI／ES：電灑游離（electrospray）溶液在高電壓下產生帶電液滴，經溶劑蒸發與液滴裂解等過程形成氣相離子。常見 [M+H]⁺、[M−H]⁻或 [M+Na]⁺等加合離子，也可形成多價離子；適合極性、熱不穩定、可在溶液中帶電的分析物，是 LC-MS 最常用的游離法。 FAB：快速（高速）原子撞擊（fast atom bombardment）以高能中性原子轟擊溶於液態基質（如甘油）中的樣品，使分析物脫附並游離。屬軟式游離，常見 [M+H]⁺或 [M+Na]⁺等加合離子；適合較不揮發、極性較高的化合物。 MALDI：基質輔助雷射脫附游離樣品與固態基質共結晶，基質吸收雷射能量，協助分析物脫附與游離。碎裂少，以單價離子為主；正離子模式可見 [M+H]⁺、[M+Na]⁺等，常用於大分子。 FD：場脫附（field desorption）利用發射體表面的強電場，使分析物游離並脫附。屬軟式游離，通常可保留較完整的分子相關訊號。 需在游離室加入試劑氣體（reagent gas）的是 CI，常見試劑氣體包括甲烷、異丁烷與氨。ESI 使用的霧化或乾燥氣體、FD 的電場、LD 與 MALDI 的雷射，都不是 CI 意義上的試劑氣體。正離子化學游離（PICI）與負離子化學游離（NICI）均可用於 GC-MS；NICI 可涉及電子捕獲或其他負離子生成反應，不宜一律認定只產生 [M−H]⁻。 雷射脫附（LD）是以雷射促使樣品脫附的技術；MALDI 特別強調基質的輔助作用。不能只因名稱中出現「雷射」，便判定它一定造成大量碎裂；也不能把所有 LD 都當成 MALDI。 三、先看離子符號，再談分子量 離子表示意義判讀重點 M⁺•（[M]⁺）分子失去一個電子，形成帶有未成對電子的分子離子。是 EI 的典型產物；m/z 等於分子質量。 [M+H]⁺分子接受一個質子，形成質子化分子。正離子 CI、ESI、FAB、MALDI 的常見訊號；單價時 m/z 約為分子質量加 1。 [M+Na]⁺分子與鈉離子形成加合離子。ESI、FAB、MALDI 常見；單價時 m/z 約為分子質量加 23。 [M−H]⁻分子失去一個質子，形成負離子。負離子模式訊號；單價時 m/z 約為分子質量減 1。 EI 的典型反應是移除電子，不是添加質子或與金屬離子結合，因此一般不會生成 [M+H]⁺，也最不可能觀察到 [M+Na]⁺。相較之下，正離子模式的 CI、ESI、FAB、MALDI 都可出現質子化分子；ESI、FAB、MALDI 也常見鈉加合離子。 「較容易產生 M⁺•」與「較容易取得分子量」是不同問題。前者問離子種類，答案是 EI；後者問能否保留完整分子資訊，答案偏向軟式游離，EI 反而最差。EI 即使先生成 M⁺•，也常迅速碎裂，使分子離子峰很弱或消失。 ESI 還可能產生 [M+nH]ⁿ⁺，此時 m/z 約為「分子質量加上 n 個質子的質量，再除以 n」。因此看到峰的位置，必須先確認電荷數，不能一律用 m/z 減 1 推算分子量。 四、平均分子量不等於單一同位素峰的位置 平均分子量是依天然同位素豐度加權的結果；質譜中的個別峰則對應特定同位素組成與離子形式。以 chlorpromazine（C17H19ClN2S）為例，平均分子量約 318.9，但含氯-35 的中性分子名目質量為 318： 正離子 ESI：分子含胺基，易接受質子，[M+H]⁺位於 m/z 319。 EI：生成 M⁺•，位於 m/z 318，且伴隨大量碎片。 負離子模式（ESI 或 NICI）：產生負離子，不會以 m/z 319 的正離子為主峰。 不能將平均分子量 318.9 直接當作該同位素分子的質量，再加 1 並四捨五入。含氯化合物也可因氯同位素而出現相隔約 2 個質量單位的訊號（如 319 與 321），判讀時須區分同位素峰與不同加合離子。 五、由圖譜與樣品性質反推游離法 圖譜碎片峰多、低質量區訊號豐富、分子離子峰弱，且為氣相層析進樣：最可能是 EI。CI 圖譜通常以 [M+H]⁺等少數峰為主、碎片少。 樣品為溶於甲醇等溶劑的極性藥物（如 ampicillin 這類含胺基、羧基且熱不穩定的抗生素），圖譜以 [M+H]⁺或 [M+Na]⁺為主、碎片少：最可能是 ESI。EI 需汽化，不適合此類樣品；MALDI 需與固態基質共結晶，常用於大分子；APCI 雖也用於溶液，但較適合中低極性、可汽化的分析物。 仍應綜合離子形式、電荷數、碎裂程度與進樣方式判斷，不要只憑單一線索。 六、樣品與層析介面的選擇 GC-MS 優先聯想到 EI，也可使用 PICI、NICI。GC 輸出的分析物為氣相，適合上述氣相游離方式。ESI 是液相噴霧技術，不是 GC-MS 使用的游離技術；FAB、MALDI 也不適合 GC-MS。 LC-MS 優先聯想到 ESI，因為液相流出液可直接形成噴霧。APCI 也可作為 LC-MS 介面，但機制包含汽化與電暈放電所引發的氣相反應，不能與 ESI 混為一談。EI、CI、FD 都不是 LC-MS 的首選。 分析高極性、不易揮發或受熱易分解的化合物時，EI 因汽化困難及碎裂嚴重，最不易提供分子量。CI 雖較溫和，但樣品同樣須汽化；FAB、ESI 可直接處理極性、非揮發性樣品，最有利於取得分子量。 常考陷阱 「EI 最容易保留完整分子，所以最適合測分子量」：錯在忽略碎裂。EI 典型生成 M⁺•，但分子離子未必能穩定保留，分子量資訊最差。 「[M]⁺與 [M+H]⁺相同」：前者是失去電子的分子離子，後者是接受質子的產物，形成機制與質量皆不同。問「最易產生 [M]⁺」選 EI，問「不會生成 [M+H]⁺」也選 EI。 「最多結構資訊應選最溫和的方法」：一般單階質譜比較中，EI 的豐富碎片最利於結構推論；軟式游離需搭配串聯質譜碎裂才能補足結構資訊。 「軟式游離只會有 [M+H]⁺」：還可能有鈉加合、去質子化與多價離子，須同時考慮正負模式及電荷數。 「看到 [M+Na]⁺可能是 EI」：EI 不形成金屬加合離子；[M+Na]⁺屬 ESI、FAB、MALDI 等軟式游離的特徵。 「所有游離法都需要試劑氣體」：需在游離室加試劑氣體的是 CI；ESI 的霧化氣體、FD 的電場、LD 的雷射都不是試劑氣體。 「FAB 有高速撞擊，所以是硬式」：FAB 撞擊的是液態基質，分析物溫和脫附，屬軟式游離；分類應看碎裂程度，不能只憑技術名稱判斷。 「ESI 可用於 GC-MS」「EI 適合 LC-MS」：兩者顛倒。氣相層析配 EI（或 CI），液相層析配 ESI。 「平均分子量 318.9 加 1 就是主峰」：須用單一同位素名目質量計算；正離子 ESI 的 [M+H]⁺為 319，EI 的 M⁺•為 318，負離子模式不會得到 319 的正離子主峰。 「ESI 必然優於 EI」：須看目的。取得極性化合物的分子量資訊常選 ESI；取得豐富碎片或配合 GC-MS，選 EI。 記憶口訣 「EI 去電子，碎片看結構；軟式留全貌，離子算分量。」 「氣相想 EI，液相想 ESI；CI 加試劑，MALDI 靠基質。」 「EI 只有 M⁺，不加 H 不加 Na。」 判讀順序記成：「先辨離子、再看電荷、最後算質量。」