科目名 ： 機器分析特論�
英文科目名 ： Instrumental Analysis �
必修選択の別 ： 選択
単位数 ： 2 単位
対象学科 ： 物質工学専攻
学年・学期 ： 2 年・後期
授業形態 ： 毎週1回100分の講義(演習を含む)×15週
担当教官 ： 岸 浩 (居室 ： 物質･電気工学科棟 3階)
Tel ： 0285-20-2805 (dial in)
FAX ： 0285-20-2887(物質工学科事務室)、 0285-20-2880(庶務課)
E-Mail ： kishi@oyama-ct.ac.jp
授業の概要
質量分析法は化合物の同定･構造決定･定量に威力を発揮する、優れた方法である。高感度な分析法で、解析可能なスペクトルを得るのにNMR法の106分の1の試料量で良いと言われている。生体関連物質に適用出来るようになって、ますます重要性を増している。これは、MALDI (田中耕一)、ESI (J. B. Fenn) 等の新しいイオン化技術の開発、イオントラップ等の新しい装置開発のおかげである。この授業では、質量分析法の基礎から応用まで、やや詳細に取り上げ、理解させ、応用が出来る様にする。
授業目的
最近発展が著しく、化合物の構造決定の主要な方法の一つである質量分析法について、主に有機応用を目的にその原理、装置、応用を学習する。
(1) イオン化過程の物理化学的基礎及び、質量スペクトルの理論的背景を学習する。
(2) 各種イオン化法についてその特徴を学習し、有機構造決定への応用例を学習する。
(3) 各種質量分析装置について、有機応用から見た特徴を学習する。
達成目標
(1) 電子イオン化、光イオン化過程の物理化学的基礎を理解すること。
(2) 質量スペクトルの擬平衡理論について、その概要を理解すること。
(3) 有機構造決定法の観点から、各種イオン化法の特徴を理解し説明出来ること。
(4) 有機応用を念頭に、各種質量分析装置の特徴を理解し説明出来ること。
(5) MS/MS法の有機構造決定への応用を理解し説明出来ること。
学習保証時間
100（分／週）×15（週／年）＝1500（分／年）＝25（時間／年）
教科書
教科書を用いず、授業内容を要約したプリントを配布する。
参考書
E. De Hoffman, J. Charette, V. Stroobant , "Mass Spectrometry", Wiley (1996)
Alison E. Aschcroft 著、土屋正彦･横山幸夫訳「有機質量分析イオン化法」丸善出版(1999)
Fred W. McLafferty, Frantisek Turecek, " Interpretation of Mass Spectra", University Science Books,
Mill Valley, California (1993).
学習方法
予習 ： 特に準備は要らない。
授業 ： 各回配布するプリントに授業内容が要約されている。授業時間内に内容を整理して理解さ
せるようにする。
復習 ： 各回の授業内容に関する例題、演習問題を課し、次回に解答を提出し内容を検討して理解
度の確認とする。数回に1回とまとめて課す場合もある。
キーワード
質量スペクトル、有機構造、イオン化過程、質量分析計、GC/MS、LC/MS、TOF、QMS、ICR、
イオントラップ、CI、MALDI、ESI、FAB、MS/MS
授業内容
第1章 イオン化過程
§1. 正イオンとその生成過程
イオン化ポテンシャル、イオン化効率曲線、イオン化断面積、Auto Ionization、多光子吸収
§2. 負イオンとその生成過程
共鳴電子捕獲過程、解離共鳴電子捕獲過程、イオン対生成過程、
§3. 表面電離及び高速粒子の表面電離
Saha-Langmuir式と正・負イオンのイオン化効率、運動エネルギーによるイオン化効率の増大
§4. 難揮発性化合物のイオン化
化学イオン化法(CI)、FAB、MALDI、ESI
§5. 質量スペクトルの擬平衡理論(QET; Quasi Equilibrium Theory of Mass Spectra)
Photo-Electron Spectroscopy、Breakdown Curve、QET
第2章 質量分析装置
§6. 四重極質量分析計
§7. イオントラップ
§8. TOF; Time of Flight Mass Spectrometer
§9. 磁場及び電場を用いる質量分析計
§10. ICR; Ion Cyclotron Resonance及びFTMS; Fourier Transform Mass Spectrometer
§11. GC/MS、LC/MS
第3章 タンデム質量分析法(MS/MS)
§12. 単分子イオン分解反応
§13. CID; Collision Induced decomposition
§14. MS/MS装置
§15. タンデム質量分析計の応用
授業方法
各回配布するプリントに授業内容が要約されている。授業時間内に内容を整理して理解させるように授業を進める。授業中に多く質問するように努力させ、授業内容に関して例題を用いて解説する。また、各回の授業で演習問題を課し、次回に解答を提出し内容を検討して理解度の確認とする。
カリキュラムの中の位置付け
機器分析法は、各々独立の物理的原理に基づいているので、他の機器分析法を学習しておく事は必須ではありません。一般的な化学分析の方法を学ぶという意味で、本科4年の機器分析�氈E機器分析�、物質工学専攻1年の機器分析特論�氓w習しておく事は有意義です。有機・無機化合物の構造を理解するため、本科1・2年の基礎化学、無機化学、有機化学の初歩が必要です。
この科目を学ぶために先行して理解する必要のある科目
本科1･2年 ： 基礎化学、無機化学、有機化学(構造、命名法)、一般物理。
この科目と同時に学ぶ関連科目
なし
この科目の前に学ぶ関連科目
物質工学専攻1年 ： 機器分析特論��
評価方法
中間試験(35%)、期末試験(35%)、演習課題(30%)。
連絡事項
質問がある場合は、いつでも教官室または実験室を訪ねてください。E-Mailでの質問も可です。
学生へのメッセージ
多くの分析機器の中で、質量スペクトル分析法のみを取り上げますが、やや詳細にわたる部分もあるかと思います。わかりやすく説明することを念頭に置いて講義しますが、理解困難な時はいつでも相談してください。