115年:藥學二(第2次)

下列關於質譜的敘述,何者錯誤?

A圖譜的縱軸通常顯示各種離子的相對強度
B圖譜的橫軸顯示各種離子被檢測出來的時間順序
C所測得的訊號有可能比待測物的分子量大
D所得的訊號越多可能表示待測物不穩定

詳細解析

本題觀念

質譜圖的核心是把離子依質荷比(mass-to-charge ratio, m/z)區分,再以訊號強度呈現各離子的相對豐度。讀圖時先確認兩條座標軸的意義:橫軸是 m/z,縱軸通常是相對強度;儀器掃描或離子飛行所需的時間屬於資料取得過程,不是一般質譜圖用來排列離子的座標。理解這一點後,再配合離子化方式判斷訊號可能來自分子離子、碎片離子、同位素或加合離子,才能正確解讀各選項。

選項分析

  • A 正確。 質譜圖的縱軸通常表示相對強度或相對豐度。最高的峰稱為基峰,常被設定為 100%,其他峰以它為基準比較。縱軸不是離子數目的絕對值,而是方便比較不同訊號強弱的相對尺度。
  • B 錯誤。 一般質譜圖的橫軸是 m/z,不是各種離子被檢測出的時間順序。飛行時間質譜儀確實利用離子到達偵測器的時間差換算 m/z,但完成換算後,呈現給使用者的質譜圖仍以 m/z 為橫軸。時間可以是儀器的原始測量參數或液相層析的保留時間,不能取代質譜圖的 m/z 軸。
  • C 正確。 質譜訊號代表離子的 m/z,不必然等於中性待測物的分子量。電噴灑離子化可能形成 [M+H]⁺、[M+Na]⁺ 等加合離子;以 [M+Na]⁺ 為例,訊號的 m/z 會比中性分子 M 增加約鈉離子本身帶來的數值,因此可能大於待測物的分子量。多價離子則會讓 m/z 以電荷數重新分配。
  • D 正確。 分子離子若不穩定,離子化後較容易裂解,可能產生多個碎片峰,因此「訊號越多可能表示待測物不穩定」可作為合理的可能性描述。但峰數也受離子化能量、分子結構、同位素、加合離子與儀器條件影響,不能只靠峰數單獨下結論。

答案解析

本題要找錯誤敘述。質譜圖是強度對 m/z 的分布圖,B 卻把橫軸說成離子被檢測的時間順序,混淆了儀器取得訊號的時間與最後呈現的質荷比。即使飛行時間型儀器以到達時間作為原始資訊,系統仍會依校正關係換算為 m/z,再以 m/z 作圖。因此 B 錯誤,答案為 B。A 是縱軸的通常定義;C 反映加合離子或不同電荷狀態的可能性;D 則是在保留離子化與結構等影響因素後的合理判斷。

核心知識點

  • 質譜圖橫軸:m/z;縱軸:相對強度或相對豐度。
  • 基峰是相對強度最高的峰,通常定為 100%,不必然是分子離子峰。
  • 分子離子峰、碎片峰、同位素峰與加合離子峰的 m/z 不同,不能把每個訊號直接當成中性分子量。
  • [M+H]⁺、[M+Na]⁺ 等加合離子可使訊號高於 M;多價離子則須把電荷數納入 m/z 判讀。
  • 飛行時間、掃描時間及液相層析保留時間是取得或分離資料的時間資訊,不是一般質譜圖的橫軸。
  • 峰數多可能與分子不穩定、裂解增加有關,但也要考慮離子化模式、同位素與儀器設定。

參考資料

  1. NIST:Mass Spectrum of Fentanyl
  2. NCBI Bookshelf:Mass Spectrometer
  3. Thermo Fisher Scientific:常見 ESI 加合離子與 M+Na
  4. ScienceDirect Topics:Mass Spectrum