催化反应不仅广泛存在于自然界中(如动物、植物的生命过程),而且在能源工业、化学工业、环境保护等领域都占有极为重要的地位。对种类复杂的催化反应过程进行快速评价,进而优化反应条件、筛选催化剂,将对催化工业的发展起到至关重要的作用。面对种类繁多的催化反应,色谱分析法已显得力不从心。继而多种光谱手段开始被用于催化反应研究中[1-4],但由于这些方法均依赖于反应物或产物的变化所带来某一特征参数的变化进行分析,不具普遍性,并且没能直接给出中间体或产物的分子结构信息,较难直接从机理上对筛选进行诠释。因而,简单快速、直接给出分子结构信息的分析方法,将对催化反应研究有非常重要的意义。质谱是确定分子结构的重要分析手段之一,并且近些年常压质谱检测方法的建立和发展为样品的直接快速离子化/检测提供了便利平台[5,6]。基于本课题组在催化反应研究以及常压离子化装置的构建及应用上的研究基础,我们以酶催化反应的研究为模型,开展了常压质谱的催化反应研究。以酶催化的酯基转移反应为例,我们构建了适于液相反应体系快速原位取样及分析的原位nanoelectrospray装置[7],实现了液相反应产物的微量提取及在线监测。此外,还借助旋转平台构建了高通量监测体系,根据产物含量信息快速实现了多种酶的高通量筛选及快速条件优化,为催化反应研究提供了有利工具。继而,以该工作为基础,我们进一步构建了适于极性复杂反应体系的快速抽提及离子化装置,该离子化方法离子化效率高、灵敏度高、气体和溶剂消耗低,为复杂体系的反应监测提供了有效手段。我们将该装置用于以葡萄糖酶催化氧化反应的研究中。实验中,以产物葡萄糖酸为目标物进行监测,成功在线监测了葡萄糖和氧气在葡萄糖氧化酶催化下的反应,记录了反应的动力学数据,并通过所捕捉的分子结构信息,推断了反应过程机理,并通过常规方法的表征及文献检索,对其结果进行了确证。该系统的建立,为液相极性、非极性催化反应体系的研究提供了有利工具,不仅可以获得产物的分子结构信息及随时间变化的信息,对中间体的结构和含量变化也有较强的分析能力,为催化反应机理研究,及高通量催化剂筛选和快速条件优化提供了便捷途径。也将对推动催化工业的发展起到理论指导意义。