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质谱定性分析及谱图解析

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(完整版)质谱分析图谱解析

(完整版)质谱分析图谱解析
※ 查表法 Beynon and Lederbey 制作了高分辨质谱法数据表， 可查出对应于某精确质量的分子式。
※ 计算机处理
3.3 有机质谱中的反应及其机理
M+ e
50-70 eV
+. M
+
2e
-. M
+
小于1%
+.
A +. + 中性分子或碎片
M
B + + R
A +.
B+
M+·→ A+·, B+, C +·, D+ ……
y = 154 32 12×8=26 不合理 设w=1 则 y = 154 321612×8=10
分子式为C8H10OS
查Beynon表法
C H N O m/z M+1 M+2 理论计算值，会出现不符合N律和不符合DBE的一般规律。
高分辨质谱法
精确质量，与分辨率有关 ※ 试误法
精确质量的尾数=0.007825y+0.003074z-0.005085w
DBE: Double Bond Equivalents UN: Unsaturated Number
计算式为:
=C+1－H/2
C—C原子数
H—H原子数
i) 分子中含有卤素原子(X)时,它的作用等价于氢原子;
ii) 二价原子数目不直接进入计算式;
iii) 化合物中若含有一个三价N原子,它相应的化合物比链状烷烃多3个H.
H2C OC2H5
例：① 烯：
R HH
C
CH2
H2C C
C R'
H2
② 酯：

质谱的图谱分析与介绍

质谱的图谱分析与介绍

若分子中含C9，则其余元素的原子量总和为132-12×9=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
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。
离子流强度有两种不同的表示方法:
（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。
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
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。
2．离子特征丢失与化合物的类型
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） M-29 -CHO, -C2H5 醛类、乙基取代物 M-34 -H2S 硫醇
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┒+。

质谱的原理和图谱的分析

质谱的原理和图谱的分析
适用于难汽化、热不稳定的样品. 如: 糖类. FI、FD分子离子峰较强，碎片离子峰较少。
(4)快原子轰击(fast atom bombardment, FAB) 用高能量的快速Ar原子束轰击样品分子(用液体基质负载样品并涂敷在靶上，常用基质有甘油、间硝基苄醇、二乙醇胺等),使之离子化。 FAB灵敏度高，适用于对热不稳定、极性强的分子，如肽、蛋白质、金属有机物等。 样品分子常以质子化的[M+H]+离子出现 基质分子会产生干扰峰。
◎分子中含1Cl 和1Br (a1+b1) (a2+b2), M : M+2 : M+4≈3 : 4 : 1 (3a+b)(a+b)=3a2+4ab+b2
查Beynon表法
C H N O m/z M+1 M+2
从离子源出口到达检测器之前裂解并被记录的离子称亚稳离子，其动能小于离子源生成的离子，以低强度于表观质量m*（跨2～3质量单位）处记录下来，其m/z一般不为整数。 m*=m22/m1
01
在质谱中，m*可提供前体离子和子离子之间的关系。
02
离子在离子源的运动时间约106s数量级, 寿命小于 106s的离子在离子源内进一步裂解。离子从离子源到达检测器的时间约为105s数量级，离子寿命大于105s，足以到达检测器。寿命在106s到 105s的离子可产生亚稳离子。
（2）同位素离子
含有同位素的离子称为同位素离子。 与同位素离子相对应的峰称为同位素离子峰。
分子离子在电离室中进一步发生键断裂生成的离子。
经重排裂解产生的离子称为重排离子。 其结构并非原来分子的结构单元。
02
（5）母离子与子离子
任何一个离子（分子离子或碎片离子）进一步裂解生成质荷比较小的离子。 前者称为母离子，后者称为子离子。

质谱谱图解析

质谱谱图解析
2. 除了分子离子峰m/z 126为偶数外，其余碎片峰（m/z）都是奇数， 因此未知物不含N
3. 根据分子离子峰的同位素丰度，未知物含有2-3个O及5-6个C，分子 量为126的合理化学式只有三个：C5H2O4，C6H6O3，C7H10O2，由以 上判断，最有可能的化学式为C6H6O3
4. 根据C6H6O3计算环加双键值为4
至此，可排出可能的ห้องสมุดไป่ตู้构为呋喃甲酸甲酯，但无法确定是哪个异构体。 这两个异构体都能产生谱图中的重要峰
若有高分辨质谱数据，即可直接获得m/z 67，m/z 95的元素组成，使 解析大为简化
最后，还要合成这两个异构体，再根据这两个异构体的质谱图和色谱 保留时间最终确定未知物结构
两种异构体产生谱图中重要峰的途径如下：
例 12
这是一张由植物中提取的一种成分的质谱图，应用化学电离技术获得分 子量为151，由同位素丰度得到该分子元素组成为C9H13NO
7. 未知物化学式比色酮和香豆素多了一个O，即多一个羟基
8. 天然的色酮及香豆素衍生物类化合物中，取代基多位于A环：
9. 由香豆素及色酮的质谱图可看到两者都发生消除反应，失去[CO]，产生 [M-28]碎片离子，但只有色酮发生失去乙炔的消除反应，产生[M-26]碎片 离子，而香豆素不发生这种反应
10. 未知物的谱图中只有[M-28]的碎片峰（m/z 118），而没有[M-26]的 碎片峰（m/z 120），因此排除了羟基色酮的可能
1. 未知物谱图中质量数最高的峰是m/z 254（偶数），与m/z 226相差28 u，为失去合理中性物，因此认定m/z 254为分子离子峰
2. 由m/z 254离子的元素组成C15H10O4计算其环加双键值为11 3. 分子离子峰为基峰环加双键值为11可产生[M-28]+显著碎片峰，具有

质谱谱图解读

质谱谱图解读

质谱谱图解读质谱谱图是质谱仪测量过程中的一个结果，它可以提供目标化合物的质量及其相对丰度，帮助分析师根据特定的质谱特征来确定化合物的结构和组成。

在本文中，我们将深入探讨质谱谱图的解读方法，以帮助读者更好地理解和应用这一重要的分析工具。

1. 质谱图的基本构成质谱谱图由两个主要的轴组成：质量轴和信号强度轴。

质谱仪通过离子化处理将样品中的化合物转化为带电离子，然后按照质量-电荷比（m/z）对离子进行分离和检测。

质谱图上的峰表示不同质荷比的离子相对丰度，而峰的位置则对应着化合物的质量。

2. 质谱峰的解析质谱图中的每个峰都代表着一个特定的离子，其相对强度可以用于确定化合物的相对丰度。

对于单个峰的解析，我们需要考虑以下几个方面：2.1 基峰（Base Peak）：基峰是质谱图中信号最强的峰，其相对强度被标为100%。

其他峰的相对强度是以基峰为参照来测量和表示的。

2.2 分子离峰（Molecular Ion Peak）：分子离峰是由分子化合物的整个分子离子（M）形成的，其质量等于化合物的分子量。

这个峰通常是质谱图中质量最高的峰，可以用来确定化合物的分子式。

2.3 碎裂峰（Fragmentation Peak）：碎裂峰是由分子离峰经过一系列的分裂反应生成的。

这些峰的存在可以提供关于化合物的结构信息，帮助确定分子中的官能团以及它们的相对位置。

3. 质谱峰的解释解读质谱谱图可以通过以下几个步骤进行：3.1 确定基峰和分子离峰：首先，找到质谱图中的基峰和分子离峰。

基峰的相对强度为100%，分子离峰的质量对应着化合物的分子量。

3.2 观察碎裂峰：仔细观察质谱图中的碎裂峰，并比较其质量和相对强度。

通过分析碎裂峰的出现模式和质量差异，可以推断化合物中的官能团和原子组成。

3.3 结合其他谱图：质谱谱图常常与其他谱图（如红外光谱、紫外光谱等）一起使用，来进一步解读化合物的结构和性质。

4. 实例分析为了更好地理解和应用质谱谱图解读的方法，我们以某药物分析为例进行实例分析。

质谱分析图谱解析

质谱分析图谱解析
质谱分析：通过测量离子的 质量和相对丰度，确定分子 量和分子式
离子质量：离子的质量是质 谱分析的关键参数，可以通
过质谱图直接读取
分子式：根据离子质量和相 对丰度，结合化学知识，可
以确定分子的分子式
解析图谱中的离子峰
确定离子峰的位置：根据图谱中的峰位和峰高，确定离子峰的位置。 计算离子峰的相对丰度：根据离子峰的峰高和峰面积，计算离子峰的相对丰度。 确定离子峰的质荷比：根据离子峰的位置和质量，确定离子峰的质荷比。
实例分析：选取 一个具体的有机 化合物，分析其 质谱分析图谱， 解释图谱中各峰 的含义和相互关 系
解析技巧：介绍 解析有机化合物 质谱分析图谱的 技巧和方法
结论：总结有机 化合物质谱分析 图谱解析的结果 和意义
Байду номын сангаас
解析实例二：生物大分子的质谱分析图谱
生物大分子：蛋白质、核酸、多糖等 质谱分析：测定生物大分子分子量、结构和组成 图谱解析：通过图谱分析生物大分子的结构和功能 实例：蛋白质的质谱分析图谱解析，如胰岛素、血红蛋白等
解析结果的解释和表达
解析结果需要结合实验目的和预期结果进行解释 解析结果需要与文献报道的结果进行比较和分析 解析结果需要以图表的形式清晰、准确地展示 解析结果需要以简洁明了的语言进行描述和表达
Prt Six
质谱分析图谱解析 的发展趋势和展望
质谱分析技术的进展
质谱技术的发展历程：从最初的质谱仪到现在的高分辨率质谱仪
质谱分析图谱解析在科学研究中的应用前景
质谱分析图谱解析在生命科学领域的 应用
质谱分析图谱解析在环境科学领域的 应用
质谱分析图谱解析在材料科学领域的 应用
质谱分析图谱解析在食品科学领域的 应用

质谱定性分析及图谱解析

质谱定性分析及图谱解析

MS
（1）分子离子稳定性的一般规律：
分子离子的稳定性与分子结构有关。 碳数较多、碳链较长（也有例外） 和有支链的分子，分裂几率较高，
其分子离子的稳定性低；而具有
键的芳香族化合物和共轭烯烃分子， 分子离子稳定，分子离子峰大。
MS
分子离子稳Байду номын сангаас性的顺序为：
芳香环＞共轭烯烃＞脂环 化合物＞直链的烷烃类＞硫醇 ＞酮＞胺＞酯＞醚＞分支较多 的烷烃类＞醇。
MS
8.5 质谱定量分析
质谱法进行定量分析时，应满足一些必要的条件， 例如：
（1）组分中至少有一个与其它组分有显著不同的 峰；
（2）各组分的裂解模型具有重现性；
（3）组分的灵敏度具有一定的重现性(要求1％)；
（4）每种组分对峰的贡献具有线性加和性；
MS
对于个组分的混合物：
i11 p1 i12 p2 i1n pn I1 i21 p1 i22 p2 i2n pn I 2
MS
8.4 质谱定性分析及图谱解析
通过质谱图中分子离子峰和 碎片离子峰的解析可提供许多 有关分子结构的信息，因而定 性能力强是质谱分析的重要特 点。
MS
8.4.1 相对分子质量的测定
从分子离子峰可以准确地测定该 物质的相对分子质量，这是质谱分 析的独特优点，它比经典的相对分 子质量测定方法(如冰点下降法，沸 点上升法，渗透压力测定等)快而准 确，且所需试样量少(一般0.1mg)。
im1 p1 im2 p2 imn pn I m
MS
式中：
Im — 在混合物的质谱图上于质量 m处的峰高(离子流)；
imn — 组分n在质量m处的离子流，
Pn — 混合物中组分n的分压强。

质谱定性分析及图谱解析

质谱定性分析及图谱解析

实验步骤与操作
1. 样品准备
选择合适的溶剂将待测样品溶解，并调整至适当的浓度 。
2. 质谱仪调试
打开质谱仪，调整仪器参数，如离子源电压、质量分析 器参数等，以确保仪器处于最佳工作状态。
3. 样品进样
将准备好的样品通过进样系统注入到离子源中。
4. 质谱图获取
启动数据采集系统，记录质谱图。根据需要，可以选择 不同的扫描范围和扫描速度。
峰检测与识别
利用算法对预处理后的数据进行峰检测，识别出质谱图中 的各个峰，并记录其质荷比（m/z）和强度信息。
峰对齐与校正
对多个样本的质谱数据进行峰对齐操作，确保相同物质在 不同样本中的峰能够对应起来。同时，进行峰校正，消除 由于仪器误差等因素引起的峰偏移。
峰匹配与注释
将检测到的峰与已知的化合物数据库进行匹配，对峰进行 注释，明确各个峰所代表的化合物。
重金属污染物检测
通过质谱技术可以准确地检测环境中的重金属污染 物，如铅、汞、镉等，为环境治理提供依据。
大气颗粒物分析
质谱技术可用于分析大气颗粒物的化学组成 和来源，为大气污染防控提供科学支持。
食品安全检测中的应用
农药残留检测
质谱技术可用于检测食品中的农药残留，保障食品的 安全性和消费者的健康。
食品添加剂检测
质谱定性分析及图谱解析
汇报人：文小库
2024-01-20
CONTENTS
• 质谱技术概述 • 质谱定性分析方法 • 图谱解析方法 • 质谱定性分析实验设计 • 质谱定性分析数据处理与结果
展示 • 质谱定性分析应用实例
01
质谱技术概述
质谱技术原理
离子化过程
将待测样品转化为气态离 子，常见的方法有电子轰

(新)有机化合物谱图解析-质谱图分析(一)

(新)有机化合物谱图解析-质谱图分析(一)
+ + +
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)
+
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。 (1) 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。 (2) 直链的酮、酯、醛、酰胺、醚、卤化物等通常显 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 酯等化合物及高分支链的化合物通常没有分子离子峰。
-
(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
1）利用元素分析数据求元素组成 。 2）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，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。 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：

质谱谱图解析 ppt课件

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X、Y、Z可以是C、O、N、S等。
PPT课件
20
5.脱去乙炔分子的开裂
由开裂生成的桌翁离子或开裂生成的苯离子等还能 继续裂解，脱去乙炔分子：
PPT课件
21
CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
CH 2 CH 2 CH 3
m /z=134
m /z=39 HC
m /z=65 CH
HC
CH
CH 2 m /z=91
苯，能发生麦氏重排裂解，产生m/z 92（C7H8+·）的 重排离子(奇电子离子峰),进一步裂解，产生m/z 78
，52或 66，40的峰。
PPT课件
18
3.开裂和氢的重排 取代苯也能发生α裂解，产生苯离子，进一步裂解 成环丙烯离子和环丁二烯离子。
PPT课件
19
4.逆狄尔斯—阿尔德开裂及其它重排开裂
H 3C
CH
C CH 2 CH 3
CH 2 CH 3 m / z = 5 5 CH 3
CH 3
CH 3
H 3 C CH
100
C 41
H 3C
CH C CH 2 m /z= 6 9
% OF BASE PEAK
90 80
70
60
69
50
55
84(M )
40
30
27
20 10 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 P6PT0课件7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0
C2H5+（ M /e =29）→ C2H3+（ M /e =27）+H2 ❖有M /e ：28，42，56，70P，PT…课件…CnH2n系列峰(四圆环重排6 )

质谱法

质谱法

改变U和V并保持U/V比值一定，可 实现不同m/z离子的检测。
特点： ①四极质量分析器的突出优点是扫描速率快，几微秒 便可得到全谱，是色谱仪的理想的检测器，非常适 合色谱一质谱联用仪。也很适合于跟踪快速化学反 应等场合。 ②仅用电场而不用昂贵的磁铁，结构简单、体积小、 重量轻，操作容易，能提供最佳的性能一价格比。 ③分辨率不够高，且对高质量的离子有质量歧视效应。
§ 5-1 质谱分析原理及质谱仪 一、基本原理概述
质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子碎片，于磁 场中按质荷比(m/z)大小分离并记录的分析方法。其过程为可 简单描述为：
其中，z为电荷数，e为电子电荷，U为加速电压，m为碎片质量， V为电子运动速度。
二 、质谱仪性能指标
1. 质量测量范围质量测定范围以原子质量单位量度，1个原子质量单位： 1u=1.66054×10-27kg/12C原子 如12C=12u, CH4=16.xxxx u 在非精确测量中，常直接以原子或分子量大小来表示。 2. 分辨本领 指质谱仪分辨相邻质量数离子的能力。定义 为：两个相等强度的相邻峰(质量分别为m1和m2)， ( 当两峰 间的峰谷不大于峰高的10%时，则可认 为两已分开，其分辨率R为： m1 m R= = 1 m1 − m2 ∆m 可见在质量数小时，分辨率亦较小。实际工作中很难找到上述两相等 的峰，常以R=m/ W0.05 表示，其中W0.05表示峰高5%处的峰宽。R与离子 通道半径r、加速器和收集器狭缝宽度、离子源的性质和质量 等因素有关。
质谱仪需要在高真空下工作： 离子源（10-3 ∼10 -5 Pa ） 质量分析器（10 -6 Pa ）
1 真空系统
如图所示，质谱仪中所有部分均要处于高度真空的条件 下(10-4-10-6Pa), 其作用是减少离子碰撞损失。真空度过 低，将会引起： a）大量氧会烧坏离子源灯丝； b）引起其它分子离子反应，使质谱图复杂化； c）干扰离子源正常调节； d）用作加速离子的几千伏高压会引起放电。

质谱介绍及质谱图的解析

质谱介绍及质谱图的解析

质谱介绍及质谱图的解析质谱用于定量分析，其选择性、精度和准确度较高。

化合物通过直接进样或利用气相色谱和液相色谱分离纯化后再导入质谱。

质谱定量分析用外标法或内标法，后者精度高于前者。

定量分析中的内标可选用类似结构物质或同位素物质。

前者成本低，但精度和准确度以使用同位素物质为高。

使用同位素物质为内标时，要求在进样、分离和离子化过程中不会丢失同位素物质。

在使用FAB质谱和LC/MS（热喷雾和电喷雾）进行定量分析时，一般都需要用稳定的同位素内标。

分析物和内标离子的相对丰度采用选择离子监测（只监测分析物和内标的特定离子）的方式测定。

选择离子监测相对全范围扫描而言，由于离子流积分时间长而增加了选择性和灵敏度。

利用分析物和内标的色谱峰面积或峰高比得出校正曲线，然后计算样品中分析物的色谱峰面积或它的量。

解析未知样的质谱图，大致按以下程序进行。

（一）解析分子离子区(1)标出各峰的质荷比数，尤其注意高质荷比区的峰。

(2)识别分子离子峰。

首先在高质荷比区假定分子离子峰，判断该假定分子离子峰与相邻碎片离子峰关系是否合理，然后判断其是否符合氮律。

若二者均相符，可认为是分子离子峰。

(3)分析同位素峰簇的相对强度比及峰与峰间的Dm值，判断化合物是否含有CI、Br、S、Si等元素及F、P、I等无同位素的元素。

(4)推导分子式，计算不饱和度。

由高分辨质谱仪测得的精确分子量或由同位素峰簇的相对强度计算分子式。

若二者均难以实现时，则由分子离子峰丢失的碎片及主要碎片离子推导，或与其它方法配合。

(5)由分子离子峰的相对强度了解分子结构的信息。

分子离子峰的相对强度由分子的结构所决定，结构稳定性大，相对强度就大。

对于分子量约200的化合物，若分子离子峰为基峰或强蜂，谱图中碎片离子较少、表明该化合物是高稳定性分子，可能为芳烃或稠环化合物。

例如：萘分子离子峰m/z 128为基峰，蒽醌分子离子峰m/z 208也是基峰。

分子离子峰弱或不出现，化合物可能为多支链烃类、醇类、酸类等。

质谱定性分析及谱图解析

质谱定性分析及谱图解析

MS
MS
横坐标表示 m/z(实际上就是磁场强度)，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，例如-CH3离子的质量数(m/z)是 15，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。
质谱图的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。
O
CH2
R`
H
R CH2 O+ CH2 R` + [M+1]+
.
R CH2 O CH R`
（游离基）
出现M-1峰较典型的化合物是醛类、醇类或含 氮化合物，如：
+.
RC O
H
[M]+
+ RC O
[M-1]+
例： 2-甲基-2-丁醇质谱图
100
观察图中最高质量数峰 为87，但它不应是分子离 子峰。Why？
Байду номын сангаас
分子离子 （8-1）
MS
碎片离子
ABCD+
BCD + A+
CD + AB+
B + A+ 或 A + B+
AB + CD+
D + C+ 或 C + D+
MS
重排后裂分
ABCD+
ADBC+
分子离子反应
BC + AD+ 或 AD + BC+
ABCD+ + ABCD
(ABCD)
+ 2
BCD + ABCDA+

质谱的原理和图谱的分析

质谱的原理和图谱的分析
M + e → M+·(分子离子) + 2e • 过剩的能量使分子离子进一步裂解 • 有些化合物的分子离子不出现或很弱
（2） 化学电离（chemical ionization, CI）
高能电子束与小分子反应气(如甲烷、丙烷等）作 用，使其电离生成初级离子，初级离子再与样品分 子反应得到准分子离子。
例：化合物的质谱图如下，推导其分子式
164:166=1:1, 164-85 = 79 (Br),
164: 166≈1 : 1, 分子中含有1Br, 不含氮或含偶数氮
m/z: 85 (49) , 86 (3.2), 87 (0.11)
3、基本原理
质谱仪示意图 离子在质谱仪中被电场加速。加速后其动能和位能相等, 即：
1 mv2 zV 2
m: 离子质量；v: 离子速度；z: 离子电荷；V: 加速电压
被加速的离子进入磁分析器时，磁场再对离子进行作 用，让每一个离子按一定的弯曲轨道继续前进。
其行进轨道的曲率半径决定于各离子的质量和所带电 荷的比值m/z。
静电分析器加在磁分析器之前。加速后的离子在静
电分析器中, 受到外斥内吸的电场力(zE)的作用, 迫使
离子作弧形运动。
zE mv 2
R
结合 1 mv2 zV， 导出 2
R 2V E
静电分析器只允许具有特定能量的离子通过,达到
能量聚焦,提高仪器分辨率。
V:加速电压. E: 电位差.v: 速度. m: 质量.
丁 酮 的 质 谱 图
6、质谱术语
基峰：
• 离子强度最大的峰，规定其相对强度（RI）或相对丰 度（RA）为100。
精确质量：
• 精确质量的计算基于天然丰度最大的同位素的精确原

质谱分析图谱解析-图文

质谱分析图谱解析-图文
例：化合物中含有2个氯和2个溴原子
Cl2: (a + b) n = (3 +1) 2 =9: 6: 1
Br2: (c + d) m =(1 + 1) 2 =1: 2: 1
（9 6 1) ×1＝ 9 6 1
( 9 6 1) ×2＝ 18 12 2
( 9 6 1) ×1 ＝
96 1
—————————————
如何识别质谱图中的的OE+·?
不含氮的化合物, m/z 为偶数的离子是奇电子离子 在质谱图中, 奇电子离子并不多见, 但重要.
烃类化合物的裂解规律:
烃类化合物的裂解优先生成稳定的正碳离子
CH3(CH2)nCH3
m/z 43或57 是基峰
C6H5CH2(CH2)n CH3 m/z 91是基峰
含杂原子化合物的裂解（羰基化合物除外）:
1-十二烯的质谱图如下：
环烯： RDA反应
芳烃
烷基苯M+·强或中等强度。 β-键的断裂，产生m/z 91的基峰或强峰； γ-H的重排，产生m/z 92的奇电子离子峰， 进一步裂解，产生m/z 77，65，51，39的峰或 者m/z 78， 66，52，40的峰。
例如,正己基苯的MS如下：
醇、酚、醚
H2 H2+ H. .CH3 O. or NH2
OH. H2O HF
= 4~14, 21~24, 37~38……通常认为是不合理丢失
■ 判断其是否符合氮律
不含N或含偶数N的有机分子, 其分子离子峰的m/z
（即分子量）为偶数。含奇数N的有机分子, 其分子离
子峰的m/z （即分子量）为奇数。
◎ 使用CI电离时，可能出现 M+H, MH, M+C2H5, M+C3H5… ◎ 使用FAB时，可出现 M+H, MH, M+Na, M+K… ◎ 较高分子量的化合物，可能同时生成 M+H, M+2H, M+3H等

第4节质谱解析

第4节质谱解析

]+ CH3CH
CH2
CH2 m/e=128
CH2
Hale Waihona Puke CH2H CH3 ]+
CH
CH3 73
O 45 15
CH2 CH3
73
15
H3C H2C
CH3 CH2
HC O CH2 CH3 CH3
CH3
HC O CH2 CH3 H3C H2C HC O CH2
CH3 m/z=73
m/z=87 CH3
乙基异丁基醚
29 57 29
87
β —开裂产生的 碎片离子还可以 发生重排：
CH3 CH2 87
(5)根据分子式计算不饱和度。
2、对碎片离子峰的解析
(1)、找出主要的碎片离子峰（即强度较大的峰），记录m/e 及其强度； (2)、从m/e的值看它从分子离子上脱掉何种离子，以此推测可能的结构 （见附录8）和开裂类型； (3)、找出亚稳离子峰，利用 m* ＝(m2)2/ m1 来确定 m2 ， m1的关系，推 断其开裂过程； (4)、由不同的m/e的碎片离子判断开裂类型。
30
20
70
10
M - H2O
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110 120130140150
(五)、 醚的质谱图 ethers
醚类化合物的分子离子峰都较弱，这类化合物易发生β —开裂,有时也可以
发生 α—开裂。
29
57 29
87
乙基异丁基醚
β —开裂
CH3 CH2 87
a Ob C CH3
a
+ + . CH3 C O
m/e＝77
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其动能为：
zU 1 mv2
2
（8-1）
式中 z 为离子电荷数，U 加速电压。显然，在一定的 加速电压下，离子的运动速度与质量 m 有关。
MS
当具有一定动能的正离子进入垂直于离子速度方向的 均匀磁场(质量分析器)时，正离子在磁场力(洛仑兹力) 的作用下，将改变运动方向(磁场不能改变离子的运动 速度)作圆周运动。
MS
8.2.3 质谱图的表示和解释方法
在质谱图中每个质谱峰表示一种质荷比 m/z 的离子， 质谱峰的强度表示该种离子峰的多少，因此根据质谱 峰出现的位置可以进行定性分析，根据质谱峰的强度 可以进行定量分析。
对于有机化合物质谱，根据质谱峰的质荷比和相对 强度可以进行结构分析。
图 8-8 空气的质谱图。
质谱
Mass Spectrometry（MS）
质谱发展史
1898 W. Wien 发现带正电荷的离子束在磁场中发生偏转。
1910 J. J. Thompson 使用简单的电场-磁场组合装置, 获 得了抛物线族的质谱, 证明了20Ne, 22Ne两种同位素的存在。 1918 A. J. Dempster 采用电子轰击技术使分子离子化。
质谱仪的基本工作原理如图8-2所示。现以 扇形磁场单聚焦质谱仪为例（图8-3），将质谱 仪器各主要部分的作用原理讨论如下。
图8-3 单聚焦质谱仪
MS
1. 真空系统
通常用机械泵预抽真空，然后用扩散泵高效率并连 续地抽气。 2. 进样系统 1）气体扩散 2）直接进样 3）气相色谱
MS
3. 电子源
电子轰击、化学电离、场致电离、高频火花电 离、热电离、激光电离、表面电离
M e M 2e
分子离子继续受到电子的轰击，使一些化学键断裂， 或引起重排以瞬间速度裂解成多种碎片离子(正离子)。
4. 质量分析
MS
质量分析内主要为一电磁铁，自离子源发 生的离子束在加速电极电场（800-8 000V）的 8-6）。
MS
因而在所得的质谱图中可出现下述一些质谱峰。
（1）分子离子峰：反应式（8-1）形成的离子ABCD+ 称为分子离子或母离子。因为多数分子易于失去一个 电子而带一个正电荷，所以分子离子的质荷比值就是 它的相对分子质量。
（2）同位素离子峰：
分子离子峰并不是质荷比最大的峰，在它的右边常 常还有M+1和M+2等小峰，这些峰是由于许多元素具有 同位素的缘故，称为同位素峰。
设离子作圆周运动的轨道半径(近似为磁场曲率半
径)为 R ，则运动离心力必然和磁场力相等，故
Hzv

mv 2 R
（8-2）
式中 H 为磁场强度。
MS
合并式(8-1)及（8-2），可得
m H 2R2 z 2V
（8-3）
式(8-3)称为质谱方程式，是设计质谱仪器的主要依据。
由此式可见，离子在磁场内运动半径R与m/z、H、 V有关。因此只有在V及H一定的条件下，某些具有一 定质荷比的正离子才能以运动半径为R的轨道到达检测 器。
被分析的气体或蒸气首先进入仪器的离子源，转化 为离子。
图8-5为常用的电子轰击离子源。
离子源的作用是将试样分子转化为正离子，并使正 离子加速、聚焦为离子束，此离子束通过狭缝而进入 质量分析器。
MS
电子由直热式阴极发射，在电离室(正极)和阴极 (负极)之间施加直流电压，使电子得到加速而进入电 离室中。当这些电子轰击电离室中的气体(或蒸气)中 的原子或分子时，该原子或分子就失去电子成为正离 子(分子离子)：
MS
8.2 质谱基本原理 被分析的样品首先离子化，然后利用离子在电场
或磁场中的运动性质，将离子按质荷比(m/e)分开并按 质荷比大小排列成谱图形式，根据质谱图可确定样品成
分、结构和相对分子质量。
MS
进样系统
离子源
质谱仪器
质检量测分器析器 质量分析器
高真空系统
MS
8.2 质谱技术基本原理 8.2.1 质谱仪的基本工作原理
MS
MS
横坐标表示 m/z(实际上就是磁场强度)，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，例如-CH3离子的质量数(m/z)是 15，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。
质谱图的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。
分子离子 （8-1）
MS
碎片离子
ABCD+
BCD + A+
CD + AB+
B + A+ 或 A + B+
AB + CD+
D + C+ 或 C + D+
MS
重排后裂分
ABCD+
ADBC+
分子离子反应
BC + AD+ 或 AD + BC+
ABCD+ + ABCD
(ABCD)
+ 2
BCD + ABCDA+
1919 F. W. Aston 制得了第一台速度聚焦质谱仪。提出每种 同位素的质子和中子在结合成原子核时, 具有特定的质量亏损 (并非整数值)。
1942
商品MS出现, 用于石油精炼和橡胶工业。
特点
◆质谱不属波谱范围 ◆质谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量
的改变无关 ◆质谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度 的谱, 谱图与分子结构有关 ◆质谱法进样量少, 灵敏度高, 分析速度快 ◆质谱是唯一可以给出分子量, 确定分子式的方法, 而分子式的确定对化合物的结构鉴定是至关重要的。
MS
离子流强度有两种不同的表示方法: （1）绝对强度 （2）相对强度
（1）绝对强度 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(总离子流是100％)。
MS
（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。
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。
MS
8.3 离子的类型 当气体或蒸气分子(原子)进入离子源(例如电子
袭击离子源)时，受到电子轰击而形成各种类型的离子。
以A、B、C、D四种原子组成的有机化合物分子为例， 它在离子源中可能发生下列过程：
ABCD + e-
ABCD+ + 2e-