Carbon fiber ionization (CFI)-mass spectrometry (MS) is an ambient technique that can be used to detect samples in gas, liquid, and solid forms simply by using a piece of carbon fiber as the ionization emitter. Reactive MS can be performed to selectively detect target analytes by conducting fast reactions during ionization. Most ambient ionization MS techniques used to monitor chemical reactions are limited to liquid-phase reactions. Herein, we develop reactive CFI-MS to be a suitable tool for monitoring of reaction products derived from volatile unsaturated hydrocarbons in the gas phase. Hydroamination is a fast reaction that can form a carbon–nitrogen bond through the addition of an amine to unsaturated hydrocarbons. In this study, reactive CFI-MS was used to selectively characterize aroma molecules, which are unsaturated hydrocarbons derived from plants, through hydroamination. A piece of carbon fiber was placed close (~ 1 mm) to the inlet of the mass spectrometer and deposited with dried methylamine. The sample in either liquid or solid form was placed underneath the carbon fiber. The volatiles derived from the sample reacted with amine on the carbon fiber were simultaneously determined once the mass spectrometer was switched on. For proof of concept, ethylene glycol dimethacrylate, which has double bonds and is highly volatile, was initially selected as the model sample to demonstrate the feasibility of using reactive CFI-MS to detect its hydroamination derivative. Banana, garlic, and ginger, which possess aroma molecules with unsaturated hydrocarbons, were selected as real-world samples.

Graphical abstract

碳纤维电离（CFI）质谱（MS）是一种环境技术，只需使用一片碳纤维作为电离发射体，即可用于检测气体，液体和固体形式的样品。可以通过在电离过程中进行快速反应来执行反应性MS，以选择性地检测目标分析物。用于监视化学反应的大多数环境电离MS技术仅限于液相反应。本文中，我们开发了反应性CFI-MS，使其成为监测气相中挥发性不饱和烃衍生反应产物的合适工具。加氢胺化是一种快速反应，可以通过在不饱和烃中加成胺来形成碳氮键。在这项研究中，反应性CFI-MS用于选择性表征香气分子，它们是通过加氢胺化作用衍生自植物的不饱和烃。将一片碳纤维放置在靠近质谱仪入口的位置（约1毫米），并沉积有干燥的甲胺。将液体或固体形式的样品置于碳纤维下方。一旦打开质谱仪，即可同时测定源自与胺在碳纤维上反应的样品的挥发物。为了进行概念验证，最初选择具有双键和高挥发性的乙二醇二甲基丙烯酸酯作为模型样品，以证明使用反应性CFI-MS检测其氢化胺化衍生物的可行性。香蕉，大蒜和生姜均具有不饱和烃的芳香分子，被选为实际样品。将一片碳纤维放置在靠近质谱仪入口的位置（约1毫米），并沉积有干燥的甲胺。将液体或固体形式的样品置于碳纤维下方。一旦打开质谱仪，即可同时测定源自与胺在碳纤维上反应的样品的挥发物。为了进行概念验证，最初选择具有双键和高挥发性的乙二醇二甲基丙烯酸酯作为模型样品，以证明使用反应性CFI-MS检测其氢化胺化衍生物的可行性。香蕉，大蒜和生姜均具有不饱和烃的芳香分子，被选为实际样品。将一片碳纤维放置在靠近质谱仪入口的位置（约1毫米），并沉积有干燥的甲胺。将液体或固体形式的样品置于碳纤维下方。一旦打开质谱仪，即可同时测定源自与胺在碳纤维上反应的样品的挥发物。为了进行概念验证，最初选择具有双键和高挥发性的乙二醇二甲基丙烯酸酯作为模型样品，以证明使用反应性CFI-MS检测其氢化胺化衍生物的可行性。香蕉，大蒜和生姜均具有不饱和烃的芳香分子，被选为实际样品。将液体或固体形式的样品置于碳纤维下方。质谱仪开启后，即可同时测定源自与胺在碳纤维上反应的样品的挥发物。为了进行概念验证，最初选择具有双键和高挥发性的乙二醇二甲基丙烯酸酯作为模型样品，以证明使用反应性CFI-MS检测其氢化胺化衍生物的可行性。香蕉，大蒜和生姜均具有不饱和烃的芳香分子，被选为实际样品。将液体或固体形式的样品置于碳纤维下方。一旦打开质谱仪，即可同时测定源自与胺在碳纤维上反应的样品的挥发物。为了进行概念验证，最初选择具有双键和高挥发性的乙二醇二甲基丙烯酸酯作为模型样品，以证明使用反应性CFI-MS检测其氢化胺化衍生物的可行性。香蕉，大蒜和生姜均具有不饱和烃的芳香分子，被选为实际样品。最初选择具有双键和高挥发性的乙二醇二甲基丙烯酸酯作为模型样品，以证明使用反应性CFI-MS检测其氢化胺化衍生物的可行性。香蕉，大蒜和生姜均具有不饱和烃的芳香分子，被选为实际样品。最初选择具有双键和高挥发性的乙二醇二甲基丙烯酸酯作为模型样品，以证明使用反应性CFI-MS检测其氢化胺化衍生物的可行性。香蕉，大蒜和生姜均具有不饱和烃的芳香分子，被选为实际样品。

图形概要