常见有机化合物的质谱
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目录1原料药结构确证研究一般手段汇总 (1)2核磁共振谱图解析 (4)2.1核磁共振-氢谱 (4)2.1.11HNMR常见溶剂化学位移 (4)2.1.2常见有机化合物官能团化学位移数值 (6)2.1.3 常见结构单元的偶合常数数值 (7)2.2核磁共振-碳谱 (9)2.3核磁共振二维谱 (10)2.3.1同核位移相关谱(1H-1H-COSY) (10)2.3.2异核位移相关谱(HMQC或HSQC) (11)2.3.3异核位移相关谱(HMBC) (12)3质谱解析 (14)3.1电子(轰击)电离质谱(EI-MS) (14)3.2软电离质谱(ESI) (14)4红外谱图 (15)4.1红外谱图解析 (15)4.2常用官能团的波数 (16)5药物晶型研究谱图分析 (19)5.1X射线粉末衍射-XRPD (19)5.2热分析法 (21)5.2.1热重分析(TG) (21)5.2.2差示扫描量热法(DSC) (23)6元素分析 (26)7结构确证送样基本要求与原则 (26)1原料药结构确证研究一般手段汇总2核磁共振谱图解析2.1核磁共振-氢谱2.1.11HNMR常见溶剂化学位移2.1.2常见有机化合物官能团化学位移数值化学位移数值大小反映了所讨论的氢原子核外电子云密度的大小。
由于氢原子核外只有S电子,因此氢原子核外电子云密度的大小即氢原子核外S电子的电子云密度大小。
S电子的电子云密度越大,化学位移的数值越小,相应的峰越位于核磁共振氢谱谱图的右方,反之亦然。
2.1.3 常见结构单元的偶合常数数值注意:在核磁共振氢谱中耦合裂分的信息的可靠性高于由化学位移得到的信息。
如果从这两种分析得到的结论不同,耦合裂分的信息应该优先。
这是因为准确的化学位移数值不能从任何计算得到,也不能从相似化学环境中的相同结构单元估计。
再者,化学位移数值是有例外的,而耦合裂分则极少有例外。
因此分析氢谱中峰组的耦合裂分是解析核磁共振氢谱最重要的事情。
八氟环丁烷质谱
八氟环丁烷质谱是一种常见的有机化合物质谱,其结构式为C4F8。
它是一种无色透明的气体,具有轻微的芳香气味。
由于其稳定的化学性质和高温稳定性,八氟环丁烷质谱在许多领域都有广泛的应用。
在质谱分析中,八氟环丁烷质谱的分子离子峰为M+,其质荷比为256。
此外,它还具有一些重要的碎片离子峰,如C4F8+、C3F6+和C2F4+等。
这些碎片离子峰的形成主要是由于八氟环丁烷质谱分子中的碳-氟键断裂所致。
八氟环丁烷质谱的应用主要涉及两个方面:生产和科学实验。
在生产方面,它可以作为制造聚合物和塑料的原料,这些聚合物和塑料广泛应用于建筑材料、汽车部件和包装材料等领域。
在科学实验方面,八氟环丁烷质谱可以用于研究有机化学和无机化学中的反应机理和反应动力学。
五氯苯甲醚质谱
五氯苯甲醚是一种常见的有机化合物,其质谱主要用于分析和确认其分子结构和组成。
质谱是一种能够确定化合物分子量、结构和碎片离子等信息的重要分析技术。
五氯苯甲醚的质谱图通常可以从质谱仪中获取。
质谱图由质谱仪测得的离子信号强度和质量/荷电比(m/z)组成。
质谱仪通过将化合物分子转化为离子,并根据其质量和电荷比进行分析。
对于五氯苯甲醚的质谱分析,可能会观察到以下离子峰:
1. 分子离子峰(M+):在质谱图上,分子离子峰代表了五氯苯甲醚分子的整个离子,其质量等于分子量。
2. 碎片离子峰:五氯苯甲醚在质谱过程中可能会发生断裂,形成不同的碎片离子。
这些碎片离子峰的m/z值可以提供关于分子结构和组成的信息。
质谱图还可以帮助确定五氯苯甲醚的质量和纯度,以及检测其他可能存在的杂质或附加物。
需要注意的是,质谱只能提供关于化合物的结构和组成的信息,不能直接确定化合物的性质或用途。
对于具体的质谱图解读和分析,请参考相关的专业文献或咨询专业实验室人员。
有机化合物的检测方法
有机化合物是指含有碳元素的化合物,包括许多生物体和工业原料。
为了保护人民健康和环境,有机化合物的检测方法变得越来越重要。
以下是几种常见的有机化合物检测方法:
1.气相色谱法(GC):这种方法将有机物样品转化为瓶装气体,然后通过柱子进行分离和检测。
GC可以检测不同种类的有机化合物,但不能检测高沸点物质。
2.质谱法(MS):这种方法将分离的有机物样品通过电离技术转化为离子,然后根据质量/电荷比分离和检测。
MS可以检测非常低浓度的有机化合物,但需要高度专业的技术和设备。
3.高效液相色谱法(HPLC):这种方法将有机物样品通过溶解后进行分离和检测。
HPLC可以检测高沸点物质,但需要较长的分析时间。
4.傅里叶变换红外光谱法(FTIR):这种方法利用有机物分子的振动和旋转来进行分析。
FTIR可以检测特定的化学键和官能团,但需要准确的样品制备和校准。
综上所述,不同的有机化合物检测方法有其优点和局限性,需要根据需要选取最适合的方法进行分析。
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有机化合物的质谱分析(一)分子离子峰分子受电子束轰击后失去一个电子而生成的离子M.+称为分子离子,例如:M+e¨→M.+ + 2e¨在质谱图中由M.+ 所形成的峰称为分子离子峰.因此,分子离子峰的m/z值就是中性分子的相对分子质量Mr,而Mr是有机化合物的重要质谱数据. 分子离子峰的强弱,随化合物结构不同而异,其强弱一般为:芳环>醚>酯>胺>酸>醇>高分子烃.分子离子峰的强弱可以为推测化合物的类型提供参考信息.(二)碎片离子峰当电子轰击的能量超过分子离子电离所需要的能量时(约为50~70eV),可能使分子离子的化学键进一步断裂,产生质量数较低的碎片,称为碎片离子.在质谱图上出现相应的峰,称为碎片离子峰.碎片离子峰在质谱图上位于分子离子峰的左侧.(三)同位素离子峰在组成有机化合物的常见十几种元素中,有几种元素具有天然同位素,如C,H,N,O,S,Cl,Br 等.所以,在质谱图中除了最轻同位素组成的分子离子所形成的M.+峰外,还会出现一个或多个重同位素组成的分子离子峰.如(M+1).+,(M+2).+,(M+3).+等,这种离子峰叫做同位素离子峰.对应的m/z为M+1,M+2,M+3表示.人们通常把某元素的同位素占该元素的原子质量分数称为同位素丰度.同位素峰的强度与同位素的丰度是相对应的.下表列出了有机化合物中元素的同位素丰度及峰类型.由下表可见,S,Cl,Br等元素的同位素丰度高,因此,含S,C,Br等元素的同位素其M+2峰强度较大.一般根据M和M+2两个峰的强度来判断化合物中是否含有这些元素.(四)重排离子峰分子离子裂解成碎片时,有些碎片离子不是仅仅通过键的简单断裂有时还会通过分子内某些原子或基团的重新排列或转移而形成离子,这种碎片离子称为重排离子.质谱图上相应的峰称为重排峰. 重排的方式很多,其中最重要的是麦氏重排(Mclafferty Rearrangement).可以发生麦氏重排的化合物有醛,酮,酸,酯等.这些化合物含有C=X(X为O,S,N,C)基团,当与此基团相连的键上具有γ氢原子时,氢原子可以转移到X原子上,同时β键断裂.例如,正丁醛的质谱图中出现很强的m/z=44峰,就是麦氏重排所形成的.重排离子形成的机理如下:[略,如有参考需要,可查阅原出处].(五)亚稳离子峰前面所阐述的离子都是稳定的离子.实际上,在电离,裂解,重排过程中有些离子处于亚稳态.例如,在离子源中生成质量为m1的离子,在进入质量分析器前的无场飞行时发生断裂,使其质量由m1变为m2, 形成较低质量的离子.这类离子具有质量为m1离子的速度,进入质量分析器是具有m2的质量,在磁场作用下,离子运动的偏转半径大,它的表观质量m*=[m2]^2/m1,这类离子叫亚稳离子,m*形成的质谱峰叫亚稳离子峰,在质谱图上,m*峰不在m2处,而出现在比m2更低的m*处. 由于在无场区裂解的离子m*不能聚焦与一点,故在质谱图上m*峰弱而钝一般可能跨2~5个质量单位,并且m/z常常为非整数,所以m*峰不难识别.例如,在十六烷的质谱图中,有若干个亚稳离子峰,其m/z分别位于32.9,29.5,28.8,25.7,21.7处.m/z=29.5的m*,因41^2/57≈29.5,所以m*=29.5表示存在如下裂解机理: C4H9+→C3H5+ +CH4 m/z=57 m/z=41 由此可见,根据m1和m2就可计算m*,并证实有m1+→m2+的裂解过程,这对解析一个复杂质谱图很有参考价值.一、分子量的确定规律:1、分子离子峰一定是质谱中质量数最大的峰;2、分子离子峰应有合理的质量丢失:例如:在比分子离子峰小4-14及20-25质量单位处不应有离子峰出现,因为一个有机化合物不可能失去4-14个氢而不断链,但如果断链,失去最小碎片应为CH3,质量数为15,同理,不可能失去20-25质量单位。
各类有机化合物质谱的裂解规律烃类化合物的裂解规律:烃类化合物的裂解优先失去大的基团生成稳定的正碳离子含杂原子化合物的裂解(羰基化合物除外):正电荷在杂原子上,异裂羰基化合物的裂解:直链烷烃的质谱特点: 1.直链烷烃显示弱的分子离子峰。
2.直链烷烃的质谱由一系列峰簇(C n H2n-1, CnH2n, C n H2n+1)组成,峰簇之间差14个质量单位。
3.各峰簇的顶端形成一平滑曲线,最高点在C3或C4支链烷烃的质谱特点: 1.支链烷烃的分子离子峰较直链烷烃降低。
2.各峰簇顶点不再形成一平滑曲线。
因在分枝处易断裂,其离子强度增强。
3.在分枝处的断裂,伴随有失去单个氢的倾向,产生较强的C n H2n离子,有时可强于相应的C n H2n+1离子。
环烷烃的质谱特点: 1.分子离子峰的强度相对增加。
2.质谱图中可见m/z为41,55,56,69,70等C n H2n-1和C n H2n的碎片离子峰。
3.环的碎化特征是失去C2H4(也可能失去C2H5)。
链状不饱和脂肪烃的质谱特点:1.双键的引入,可增加分子离子峰的强度2.仍形成间隔14质量单位的一系列峰簇,但峰簇内最高峰为CnH2n-1 出现m/z 41, 55, 69, 83等离子峰。
3.长碳链烯烃具有γ-H原子的可发生麦氏重排反应,产生28,42,56,70,……CnH2n系列峰环状不饱和脂肪烃的质谱特点:1.当符合条件时环状不饱和脂肪烃可发生RDA反应。
2.环状不饱和脂肪烃支链的质谱碎裂反应类似于链烃的断裂方式。
芳烃:1. 分子离子峰较强2. 简单断裂生成苄基离子当苯环连接CH2时,m/z 91 的峰一般都较强。
3. MacLafferty 重排当相对苯环存在 氢时,m/z 92 的峰有相当强度。
4. 苯环碎片离子依次失去C2H2化合物含苯环时,一般可见m/z 39、51、65、77 等峰醇:1.醇类分子离子峰都很弱,有的甚至不出现分子离子峰。
2.容易发生α断裂反应,生成较强的CnH2n+1O+特征碎片离子,伯醇R-OH,则生成CH2=O+H,m/z为31的特征峰,仲醇则产生m/z为45的特征峰,叔醇则产生m/z为59的特征峰。
常见有机化合物的质谱
常见有机化合物的质谱:
1. 饱和脂肪烃
a.直链烃
直链烃显示弱的分子离子峰,
◆有m/z :M-29,29,43,57,71,…CnH2n+1系列峰(σ—断裂)
◆伴有m/z :27,41,55,69,……CnH2n-1系列较弱峰
b. 支链烃
◆分子离子峰丰度降低
c. 环烷烃
◆分子离子峰强度增加,会出现m/z=41,55,56,69等系列碎片离子峰。
◆烷基取代的环烷烃易丢失烷基,优先失去最大基团,正电荷保留在环上。
2. 烯烃
容易发生烯丙基断裂,
产生一系列27,41,55,69,…CnH2n-1峰,41常是基峰
3. 芳烃
分子离子峰强,易发生Cα-Cβ键的裂解,生成的苄基m/z91是基峰。
正构烷基取代链越长,m/z91丰度越大。
若基峰比91大14n,表明苯环α碳上另有烷基取代。
会出现39,51,65,77,91,105,119,…等一系列峰。
侧链含γ-H的会产生重排离子峰,m/z=92
4. 醇和酚
醇的分子离子峰往往观察不到,M-H有时可以观察到
饱和醇羟基的Cα-Cβ键易发生断裂,产生(31+14n)特征系列离子峰,伯醇的m/z31较强。
开链伯醇还可能发生麦氏重排,同时脱水和脱烯(M-18-28)。
酚的分子离子峰较强,出现(M-28)(-CO),(M-29)(-CHO)峰。
5. 醛、酮
直链醛、酮显示有CnH2n+1CO为通式的特征离子系列峰,如m/z 29、43、57 ……等。
6. 羧酸
脂肪羧酸的分子离子峰很弱,m/z 60是丁酸以上α-碳原子上没有支链的脂肪羧酸最特征的离子峰,由麦氏重排裂解产生;
低级脂肪酸还常有M-17(失去OH)、M-18(失去H2O)、M-45(失去CO2H)的离子峰。
7. 酯
羧酸酯进行α-裂解所产生(M-R)或(M-OR)的离子常成为质谱图中的强峰(有时为基峰)。
常见氢谱化学位移值范围:
醛氢9-10.5 ppm
芳环及苯环6-9.5 ppm
烯氢4.5-7.5 ppm
与氧原子相连的氢3.0-5.5ppm
与氮原子相连的氢2.0-3.5ppm
炔氢1.6-3.4 ppm
脂肪氢0-2.5 ppm
活泼氢:醇类0.5-5.5ppm
酚类4.0-12.0 ppm
酸类:9-13.0 ppm
氨活泼氢:酰胺5-8.5ppm
芳香氨3.0-5.0ppm
脂肪氨0.6-3.5 ppm。
碳谱三大区:
◆高δ值区δ>165 ppm,属于羰基和叠烯区:a.分子结构中,如存在叠峰,除叠烯中有高δ值信号峰外,叠烯两端碳在双键区域还应有信号峰,两种峰同时存在才说明叠烯存在;b.δ>190 ppm的信号,只能属于醛、酮类化合物;c.160-180 ppm的信号峰,则归属于酸、酯、酸酐等类化合物的羰基。
◆中δ值区δ90-160 ppm(一般情况δ为100-150ppm)烯、芳环、除叠烯中央碳原子外的其他SP2杂化碳原子、碳氮三键碳原子都在这个区域出峰。
◆低δ值区δ<100 ppm,主要脂肪链碳原子区:a.与单个氧、氮、氟等杂原子相连的饱和的δ值一般处于55-95 ppm,不与氧、氮、氟等杂原子相连的饱和的δ值小于55 ppm;b.炔碳原子δ值在70-100ppm,这是不饱和碳原子的特例。