第六章-1-浙大有机谱图解析

Mass spectrum of ethyl acetate as a function of electron energy
6.1.2 由ESI谱多电荷离子峰簇求分子量 谱多电荷离子峰簇求分子量
对于高分子量的化合物，它们通过 对于高分子量的化合物，它们通过ESI，得到多电荷离 ， 子形成的峰簇。 子形成的峰簇。 当ESI时，样品分子（分子量为 ）会与 个带电质点 时 样品分子（分子量为M）会与n个带电质点 当低pH值时 值时， 其质量为X=1）相结合，在ESI （当低 值时，为H+，其质量为 ）相结合， 谱上，离子的“表观”质荷比为： 谱上，离子的“表观”质荷比为： + nX m M
+
3）应用氮规则 ） 当化合物不含氮或含偶数个氮时，其分子量为偶数； 当化合物不含氮或含偶数个氮时，其分子量为偶数； 当化合物含奇数个氮时，其分子量为奇数。 当化合物含奇数个氮时，其分子量为奇数。 4）分子离子峰的强度和化合物的结构类型密切相关。 ）分子离子峰的强度和化合物的结构类型密切相关。 (1) 芳香化合物>共轭多烯>脂环化合物>短直链烷烃> 芳香化合物>共轭多烯>脂环化合物>短直链烷烃> 某些含硫化合物。通常给出较强的分子离子峰。 某些含硫化合物。通常给出较强的分子离子峰。 (2) 直链的酮、酯、醛、酰胺、醚、卤化物等通常显 直链的酮、 酰胺、 示分子离子峰。 示分子离子峰。 (3) 脂肪族且分子量较大的醇、胺、亚硝酸酯、硝酸 脂肪族且分子量较大的醇、 亚硝酸酯、 酯等化合物及高分支链的化合物通常没有分子离子峰。 酯等化合物及高分支链的化合物通常没有分子离子峰。 峰或峰M-H 的判别。 的判别。 5）M 峰和 ） 峰和M+H 峰或峰 酰胺、氰化物、氨基酸酯、 醚、酯、胺、酰胺、氰化物、氨基酸酯、胺醇等可能 + 芳醛、 有较强的M+H 峰，芳醛、某些醇或某些氮化物可能有 有较强的 + 较强的M-H 峰。 较强的
6.1.3 解析软电离的谱图得到分子量 解析软电离的谱图得到分子量
正离子谱稍复杂，解析时注意以下几点： 正离子谱稍复杂，解析时注意以下几点： 1）正离子谱较易产生[M+H] 。 ）正离子谱较易产生 2）当[M+H] ，[M-H] 不能判断时，根据软电离条件， ） 不能判断时，根据软电离条件， 常可找出分子量。（ 。（如 ，甲烷为反应气体时， 常可找出分子量。（如CI，甲烷为反应气体时，往往生 + + 成[M+C2H5] ，[M+C3H5] ） 3）对于较高分子量的样品，可能同时生成[M+H] ， ）对于较高分子量的样品，可能同时生成 2+ 3+ [M+2H] ， [M+3H] 等。
Br
ob4
simulated
从低分辨质谱数据（同位素峰簇各峰的强度比）推测 从低分辨质谱数据（同位素峰簇各峰的强度比） 元素组成： 元素组成： 峰与M峰强度的比值估算分子中含碳的数目 从M+1峰与 峰强度的比值估算分子中含碳的数目 。 峰与
I( M + 1) Number of Carbon Atoms ÷ 1 .1 % I( M )
-
(M-H)
(M+ C4H9)
+
CI(with isobutane as the reagent gas) and EI mass spectra of C6H5CH2CH2CH2CH2CH3
6.1.6 用低分辨质谱数据推测未知物元素组成 用低分辨质谱数据推测未知物元素组成
1）利用元素分析数据求元素组成 。 ） 2）利用碳谱、氢谱数据。 ）利用碳谱、氢谱数据。 3）利用同位素峰簇 ） 有机化合物中的常见元素通常不只含一种同位素， 有机化合物中的常见元素通常不只含一种同位素，因此 分子离子峰或碎片离子一般都以同位素峰簇的形式存在。 分子离子峰或碎片离子一般都以同位素峰簇的形式存在。 设某一元素有两种同位素，在某化合物中含有 个该元 设某一元素有两种同位素，在某化合物中含有m个该元 素的原子，则分子离子同位素峰簇各峰的相对强度为： 素的原子，则分子离子同位素峰簇各峰的相对强度为：
I( M + 1) × 100 1.1x + 0.38 z + 0.78s I( M ) I( M + 2) 1.12 ( x 2 x ) × 100 + 0 . 2 w + 4 . 4s I( M ) 200
注意事项： 注意事项： 1）当M峰强度低，而M-15峰强度不低时，表明分子易 ） 峰强度低， 峰强度不低时， 峰强度低 峰强度不低时 失去甲基。此时可用M-14峰和 峰和M-15峰的强度来计算，其 峰的强度来计算， 失去甲基。此时可用 峰和 峰的强度来计算 即是分子中的含碳数。 结果加 1 即是分子中的含碳数。 2）当分子含Cl、Br等杂原子，而M-1峰又较强时，要考 ）当分子含 、 等杂原子 等杂原子， 峰又较强时， 峰又较强时 峰因Cl、 等在 等在M+1峰中的贡献，应予以扣除。 峰中的贡献， 虑M-1峰因 、Br等在 峰因 峰中的贡献 应予以扣除。 3）由M+2峰与 峰强度的比值可估算 、Cl、Br的数目。 ） 峰与M峰强度的比值可估算 的数目。 峰与 峰强度的比值可估算S、 、 的数目 4）若测试时为除噪音信号扣去某一阈值，则峰强度失真， ）若测试时为除噪音信号扣去某一阈值，则峰强度失真， 不能用上述公式计算。 不能用上述公式计算。 5）由于杂质或其它因素的影响，M+1或M+2峰的强度会 ）由于杂质或其它因素的影响， 或 峰的强度会 比预期值略高。 比预期值略高。
+ + + +
6.1.4 由高分辨质谱数据确定分子式 由高分辨质谱数据确定分子式 6.1.5 峰匹配法（peak matching） 峰匹配法（ ）
Some CI Reagent Gases and Reagent Ions
Reagent Gas H2 CH4 i-C4H10 NH3 NH3/CH4 CH3ONO/CH4 NF3 Reagent Ion H3
n
=
z
任取相邻二峰， 任取相邻二峰，有n2=n1+1 (左边的峰对应 n2），则： 左边的峰对应 ），则
M + n 1X = m1 , n1
M + n 2X = m2 n2
可求得： 可求得：
m2 X n1 = , M = n1 (m1 X ) m1 m 2
ESI mass spectrum of a protein, cytochrome c, (molecular weight approximately 12360Da), examined (a) at low resolution and (b) at high resolution over a narrow range.
式中I(M+1)和I(M)分别表示 和 分别表示M+1峰和 峰的相对强度。 峰和M峰的相对强度 式中 分别表示 峰和 峰的相对强度。 元素组成的化合物C 由C、H、N、O、S元素组成的化合物 xHyNzOwSs，其同 、 、 、 、 元素组成的化合物 位素峰簇各峰的相对强度可近似表示为： 位素峰簇各峰的相对强度可近似表示为：
其它元素的存在或数目的推测： 其它元素的存在或数目的推测： 1）氟的存在可从分子离子失去20，50u（分别对应失去 ）氟的存在可从分子离子失去 ， （ HF，CF2）而证实。 而证实。 ， 2）碘的存在可从分子离子失去M-127得到证实。另外， ）碘的存在可从分子离子失去 得到证实。 得到证实 另外， 化合物含碘将有一个较低的 I(M+1)/I(M)值。 值 3）若存在m/z31，45，59，…的离子，说明有醇、醚形 ）若存在 ， ， ， 的离子，说明有醇、 式的氧存在。 式的氧存在。从分子量与已知元素组成质量的较大差额 也可估计氧原子的存在个数。 也可估计氧原子的存在个数。 4）从分子量与上述元素组成的质量差额可推测氢原子数 ） 目。
+ + +
判别分子离子峰时的困难： 判别分子离子峰时的困难： (1) 样品不气化，或气化分解，或在电离时无完整分子结 样品不气化，或气化分解， 因而无分子离子峰。 构，因而无分子离子峰。 (2) 样品中的杂质在高质量端出峰，特别是当杂质易挥发 样品中的杂质在高质量端出峰， 或其分子离子稳定时，干扰很大。 或其分子离子稳定时，干扰很大。 (3) 分子离子峰存在于同位素峰簇之中。 分子离子峰存在于同位素峰簇之中。 + + + (4) 往往同时存在M+H 或M-H ，如何从中辨别出M 。 往往同时存在 如何从中辨别出 当EI谱中未出现分子离子峰时： 谱中未出现分子离子峰时： 谱中未出现分子离子峰时 (1) 降低电子能量（通常为 降低电子能量（通常为70eV）。 ）。 (2) 样品化合物衍生化。 样品化合物衍生化。 (3) 采用软电离技术。 采用软电离技术。
+ + +
Analyte Ion (M+H)
+ + +
CH5 , C2H5 , C3H5 C4H9 NH4 NH4 F
+ +
(M+H) , (M+ C2H5) , (M+ C3H5)
+ + + +
(M+H) , (M+ C4H9) (M+H) , (M+ NH4) (M+H)
+
+
+
+ -
CH3O
(M-H)
第六章 质谱图分析
6.1 确定分子量和元素组成式 6.1.1 由EI谱确定分子量 谱确定分子量
谱中， 在EI谱中，分子离子峰在数值上等于分子量。 谱中 分子离子峰在数值上等于分子量。 分子离子峰M 的判别： 分子离子峰 的判别： 1）最大质量数的峰可能是分子离子峰。 当最大 ）最大质量数的峰可能是分子离子峰。 质量端存在同位素峰簇时，应按有关原则寻找。 质量端存在同位素峰簇时，应按有关原则寻找。 2）和低质量离子的关系： ）和低质量离子的关系： (1) 合理的中性碎片（小分子或自由基）的丢失。 合理的中性碎片（小分子或自由基）的丢失。 M-3到M-13、M-20到M-25之内不可能有峰。 之内不可能有峰。 到 、 到 之内不可能有峰 (2) 分子离子应具有最完全的元素组成。 分子离子应具有最完全的元素组成。 (3) 多电荷离子按电荷修正后所得到的质量数应小 于或等于分子离子质量数。 于或等于分子离子质量数。