手性分子,如氨基酸、核苷酸及单糖分子等是组成生命信息载体的重要物质基础。微小的氨基酸构型的改变可以影响蛋白的空间构型,进而引发各种可能的疾病。手性分子的分析方法多数依赖于标准品和参照物的选择,因此很难实现快速灵敏的分析手性混合物和生物体系中手性化合物。本论文以手性氨基酸和多肽为研究对象,运用质谱分析手段,在不需要引入标准品对照的情况下,实现了手性氨基酸和多肽中氨基酸残基绝对构型的快速定性、定量检测；并将该方法成功地运用到手性混合物分析和动物血浆体系的分析中。具体内容如下:1.电喷雾电离源中正离子模式下的气相羟醛缩合反应：当以甲醇为溶液检测芳香醛类化合物时,在质谱图中观察到的最高丰度离子并不是常规的质子化离子峰[M+H]+而是[M+15]+离子。以液质联用、氘代标记、氧标记和理论计算等方法研究了芳香醛类化合物在气相中的这一特殊反应,通过实验证实[M+15]+离子是由芳香醛类化合物在ESI源内与甲醇溶剂在中性甲醇分子催化下发生气相羟醛缩合反应而生成的。这一研究对发展质谱检测芳香醛类化合物的分析方法具有重要的意义,也为后续开展原位手性分析工作提供了思路。2.手性酰氯探针的设计合成及其在原位分析氨基化合物对映异构体中的应用：本章设计合成了一系列酰氯试剂,通过对酰氯试剂反应活性及手性选择性的筛选选出最佳试剂N-苯磺酰基-2-吡咯酰氯为手性探针。以此探针实现了对手性氨基化合物的定性识别；并克服基质效应的干扰,首次实现了同时在有机溶剂体系和动物血浆中测定氨基酸的对映体过量值。3.多肽中氨基酸残基绝对构型的测定：本章设计合成了一对质量数相差5Da、互为对映异构体的新型手性质谱探针。通过对探针反应活性的研究发现这对探针具有一定的反应动力学差异,因而在质谱图上产生一对质荷比相差5Da、丰度差异明显的离子峰。基于反应动力学原理成功实现了对皮克级氨基酸、氨基酸混合物的高通量分析；通过建立对映体过量与手性识别能力之间的数学关系实现了对对映体过量的定量测定；本章以理论计算和核磁共振技术对手性探针的识别机理进行了研究,提出了动力学反应差异为主导,热力学产物稳定性差异为辅的识别机制；首次实现了对多肽中的氨基酸残基绝对构型的测定,对未来将其应用于测定病变蛋白中的异构化位点提供了可能。4.电荷远程裂解反应在多肽及其异构体识别中的应用：本章以皮啡肽等小肽为研究对象,通过对碱金属、碱土金属、副族金属、过渡金属的筛选发现钯离子可以诱导多肽按照电荷远程裂解机理规律性的产生b离子,使得二级质谱图更为简化。同时,钯与多肽配位后,当多肽中氨基酸残基构型发生变化时钯肽络合物产生b离子碎片丰度会有明显差异,通过对b离子碎片相对丰度的比较实现了在不引入外加手性配体的情况下对多肽及其异构体的定性识别。钯诱导多肽异构体二级质谱差异的机理采用核磁法和理论计算结果进行了验证,推测二级质谱碎片丰度的差异可能与多肽中各原子的电荷分布差异有关。本方法不需要引入新的手性环境,与传统的手性识别方法相比具有一定的创新性；引入钯离子后多肽碎裂的谱图变得简化易识别,这为未来对多肽及蛋白的测序工作提供了新的思路。5.CFs包合机理及其对氨基酸手性识别的研究；CFs是一类新型低聚多糖,因具有和环糊精不同的骨架结构而表现出不同化学活性,目前对CFs的质谱研究相对较少。本章选用CFs本体为研究对象,以氨基酸为客体,采用质谱、核磁和动力学模拟计算方法对CFs的包合位点、包合机制、包合常数等进行研究。实验证实CFs与氨基酸的主客体结合作用在溶液pH值的调控下可以选择性的发生作用位点变化。在研究CFs和氨基酸结合机理的基础上,以原位反应法和主客体竞争法成功的将CFs应用于对芳香氨基酸的手性识别中。本章工作为CFs与有机物作用机理研究提供了新的思考方向。