质谱的图谱分析
2
横坐标表示 m/z,由于分子离子或碎 片离子在大多数情况下只带一个正电 荷,所以通常称m/z为质量数,对于低 分辨率的仪器,离子的质荷比在数值 上就等于它的质量数。
纵坐标表示离子强度,在质谱中可以 看到几个高低不同的峰,纵坐标峰高 代表了各种不同质荷比的离子丰度-离 子流强度。
3
离子流强度有两种不同的表示方法:
a:某元素轻同位素的丰度;
b:某元素重同位素的丰度;
c:同位素个数。
23
例:某化合物质谱分子离子区域的离子质荷比和 强度如下:
m/z
132(M+·) 133 134
相对强度 100
9.9 0.7
试推导分子式
解:因[M+2]:[M+]为0.7:100,所以分子中不含 Cl、Br、S、Si等A+2类元素。C原子数的最大值 =[M+1]/[M]÷1.1%=9.9/100÷1.1%=9
13
分子电离所需的能量越低,分子离子也越 高。
n-C4H9OH n-C4H9SH n- C4H9NH CH3-CH3 CH2=CH2 苯
萘
电离能(eV) 10.1 9.1 8.7 11.5 10.5 9.2 8.1
分子离子丰度 1 54 6 30 100 100 100
14
M+1峰:醚、酯、胺、酰胺、腈化物、氨 基酸酯、胺醇
我们通常所说的纯物质仅指“化学纯”,不考虑 其组成元素的同位素,假如考虑同位素,则“化 学纯”的物质变成了“混合物”。由于质谱测定 质荷比大小,因此能够区分各种同位素组成的离 子。
在质谱中我们规定以元素最大丰度的同位素质量 计算分子离子和碎片离子的质荷比。其他同位素 组成的离子称为同位素离子。
若分子中含C9,则其余元素的原子量总和为13212×9=24。由N、O、H原子量推导出可能的分子 式1. C9H24 2.C9H10N 3. C9H8O
1.不符合价键理论2.不符合氮规则3.合理的分子式
24
6. 计算化合物的不饱和度 (r+dB)---环加双 键数 不饱和度表示有机化合物的不饱和程度, 计算不饱和度有助于判断化合物的结构。 r+dB= (2x+2-y+z )/2 x= C ,Si , y= H ,F, Cl, Br, I , z= N, P
19
(M子*离离子子的)表离观子质间量有数下值列与关m系1(: 母离子)和m2 M*=m22/m1
满足上式证明m2离子是直接由m1离子产生的。 由于M*的测量精度较差,所以在实际的亚稳离子
的测量中,往往是设计一些方法直接由母离子找 子离子,或由子离子找母离子来确定离子间的亲 缘关系。
质量分析离子动能谱(MIKES):反置(VBE)双聚 焦系统第二无场所加速电压V和磁场B固定不变,仅扫 描静电场电压,由母找子
离子和特征离子系列。例如,正构烷烃的特征离子系列为 m/z15、29、43、57、71等,烷基苯的特征离子系列为 m/z91、77、65、39等。根据特征离子系列可以推测化合 物类型。
离子质量
元素组成
结构类型
29
CHO
醛
30
CH2NH2
43 29,43,57,71 等
CCH2H3C5,OC, 3CH37H等7
表示方法: (以上图为例)
m/z 14 (4.0) 16 (0.8) 20 (0.8)
m/z 28 (100) 29 (0.76) 32 (23)
m/z 33 (0.02) 34 (0.99) 40 (2.0) 44 (0.10)
括弧中的数字即峰的相对强度,表示100%者是 基是10峰O0%2,,,N在O2在空2就空气占气中N中占2的含1/25量3,%最N。高2占而4且/5也,最N2稳的定峰。高(为32)
1:1
二个溴原子 Pm: Pm+2:Pm+4 1:2:1
分子中含有氯元素时:
一个氯原子 Pm:Pm+2
3:1பைடு நூலகம்
二个氯原子 Pm:Pm+2
3:2
分子中含有硫元素时:
一个硫原子 Pm:Pm+2
100:4.4
二个硫原子 Pm:Pm+2
100:8.8
对含多个氯、溴原子的化合物,其质谱分子离子区域间隔 两个质量数的质谱峰丰度比可以用二项式 ( a+b)n的展开 来计算。
现在一般的质谱图都以相对强度表示,并以棒图 的形式画出来。
5
有机质谱提供分子结构的信息包括:
分子量 元素组成 由裂解碎片检测官能团、辨认化合物的类
型、推导碳骨架。
6
对于有机质谱最经典、使用最广泛的是电子轰击法(EI)。
EI法的特点:
方法成熟。无论是理论研究,仪器设备,还是资料积累都 比较完善。至今出版的质谱标准图集基本上是70eV的电子 轰击质谱图。
M-29 -CHO, -C2H5 醛类、乙基取代物 M-34 -H2S 硫醇
M-35 M-36 -Cl, -HCl 氯化物
M-43 -CH3CO,-C3H7 M-45 -COOH 羧酸
甲基酮,丙基取代物
M-60 -CH3COOH 醋酸酯,羧酸
17
3.特征离子与化合物类型
研究低质量端离子峰,寻找不同化合物断裂后生成的特征
质谱高质量端离子峰是由分子离子失去碎片形成的。从分 子离子失去的碎片,可以确定化合物中含有哪些取代基
M-1 -H 醛类(一些醚类和胺类)
M-15 -CH3 甲基取代
M-18 -H2O 醇类
M-28 -C2H4, CO, N2 失C2H4(McLafferty重排),失CO (从酯环酮脱下)
准分子离子 [M+H]+
简单断裂 仅涉及一个键断裂的离子分解反应
重排
指一个反应,其离子或中性产物中的原子排列与前体离子 不同
α断裂
与奇电子原子邻接原子的键断裂,化学均裂转移一个电子。
i断裂
涉及到一对电子的转移,是化学键异裂的,同时正电荷位 置发生转移
(全箭头) 电子对转移
(鱼钩) 单个电子转移
度的同位素。 亚稳峰 m*
离子在质谱仪的无场漂移区中分解而形成的峰。 母离子 在任一反应中发生分解的离子。 子离子 离子碎裂反应产生的离子。
8
基峰 谱图中表现为最高峰度离子的峰。
负离子
通过电子捕获及电离时形成离子对等机理产生的。含电负 性原子 F、Cl、O、N等的化合物产生负离子的产率较高。
r+db
环加双键数
9
关于离子的电荷位置,一般认为有下列几 种情况:如果分子中含有杂原子,则分子易 失去杂原子的未成键电子而带电荷,电荷 位置可表示在杂原子上,如CH3CH2O+H。 如果分子中没有杂原子而有双键,则双键 电子较易失去,则正电荷位于双键的一个 碳原子上。如果分子中既没有杂原子又没 有双键,其正电荷位置一般在分支碳原子 上。如果电荷位置不确定,或不需要确定 电荷的位置,可在分子式的右上角标: "┒+",例如CH3COOC2H5┒+。
M-1峰: 醛 氮规则:只有C, H, O,组成的化合物,其
分子离子峰质量数为偶数。C, H, O, N 组 成的,N为奇数,则分子离子峰质量数为 奇数。N为偶数,则分子离子峰质量数为 偶数。
15
例:试判别三张质谱图中质荷比最大的离子是否为 分子离子,已知三个化合物均不含氮原子。
16
2.离子特征丢失与化合物的类型
7
质谱常用术语
分子离子 被电离了的分子。 “+”表示分子离子带一个电子 电量的正电荷, “.” 表示它有一个不成对电子。
碎片离子 由分子离子在离子源中碎裂生成的。 奇电子离子 外层有未成对电子的离子。 偶电子离子 外层电子全部成对的离子。 同位素峰 元素组成中含有一个非最高天然丰
概述:
质谱法是有机化合物结构分析的最重要的 方法之一。它能准确地测定有机物的分子量, 提供分子式和其他结构信息。它的测定灵敏 度远高于其他结构分析方法,如红外、核磁 等。
学习有机质谱的目的就是学会利用质谱谱 图所提供的信息进行有机化合物的结构鉴定, 包括元素组成和一级结构的推导。
1
空空气气的的质质谱谱图图
B/E联动扫描:第一无场所加速电压固定不变,B/E比 值为常数联动扫描,由母找子
B2/E联动扫描:第一无场所由子找母,加速电压固定 不变,B/E比值为常数联动扫描。
串联质谱法实现产物离子检测。
20
5.根据同位素相对强度进行化合物的元素鉴定
在组成有机化合物的常见元素中,许多元素有一个 以上丰度显著的稳定同位素
(1)绝对强度 是将所有离子峰的离子流强度相加作
为总离子流,用各离子峰的离子强度除以 总离子流,得出各离子流占总离子流的百 分数 (2)相对强度
以质谱峰中最强峰作为100%,称为基 峰(该离子的丰度最大、最稳定),然后 用各种峰的离子流强度除以基峰的离子流 强度,所得的百分数就是相对强度。
4
分子离子的丰度主要取决于其稳定性和分子电离 所需的能量。因此分子离子的强弱提供了分子结 构的信息。
一般情况下,分子的稳定性与分子离子的稳定性 有平行关系,分子离子的稳定性通常随不饱和度 和环的数目的增加而增大。
杂原子外层未成键电子被电离的容易程度,按周 期表纵列自上而下,横行自右而左的方向增大。
11
质谱的图谱分析
1. 分子离子峰(分子失去一个价电子而生成 的离子称为分子离子M+.) 作为分子离子的必要条件:
必须是谱图中最高质量的离子,必须是奇电 子离子
符合氮规则 必须能够通过丢失合理的中性碎片,产生谱