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+
R YR'
分子失去一个电子,生成带单电子的正电荷的离子
单电子或正电荷带在何位?
• 分子中n电子比π电子易丢失,π电子比σ电子易丢失 • 离子的正电荷愈分散,离子的稳定性愈大
自由基位置引发的裂解反应
+
R CH2 YR'
R + H2C
+ YR'
Y = N, O, S
R
CH2
+
CH CH2
R + H2C
3.3.2 有机质谱裂解反应机理
裂解反应瞬间进行,机理研究困难 McLaferty 提出“电荷自由基定位理论” 自由基引发(断裂)自由基有强烈的电子配对倾向
正电荷吸引或极化相邻成键电子引起裂解(i 断裂)
σ 断裂(化合物不含杂原子,也没有π键)
均裂-单电子转移
+
R CH2 YR'
异裂-双电子转移
3.1.2 分子离子峰的相对强度(RI )
不同的电离方式, 其分子离子的RI不等。 不稳定的分子, 大分子, 其分子离子的RI较弱。 稳定的分子, 大共轭分子, 其分子离子的RI较强。
采用EI:
大约20%的分子离子峰弱或不出现. 其大致规律如下:
芳香族化合物>共轭多烯>脂环化合物> 低分子链烃,
设x = 5, w=1,
则 y =9, 可能的分子式 C5H9OBr, Ω =1 也合理
由碎片离子 可判断其为
C6H13Br
例 设 m/z 154为分子离子峰, 154-139=15, 合理 m/z 154 155 156 157 RI 100 9.8 5.1 0.5
分子中含有1个s x = (9.80.8)/1.18
H
H2C
OH
H2C
C C H2
CH2
m/z 86
H
CH3
OH CH
C
H2C
C H2
CH2Leabharlann H H2CCH2H2C
C
C
OH
H2
OH
C
H2C
CH3
m/z 58
- 氢重排的证明:
O CH3CH2CH2 C OC2H5
用D取代 -H:
O CH3CH2CD2 C OC2H5
用D取代β-H:
O CD3CH2CH2 C OC2H5
9 24 22 8 1
即 M: (M+2): (M+4): (M+6): (M+8)=9: 24: 22: 8: 1
如果两个离子分别含有1个溴和3个氯,虽然(M+2)峰的相对强 度差不多,但是(M+4)峰却有差别。在考虑(M+2)峰的相对强 度时,还必须考虑(M+1)峰对它的贡献。
DBE(或UN)的计算
③ 烷基苯:
R
H
CH
H2C H2C
RH C
CH2
CH3
C
H2C
R'
RH C
H2C
OH
C
H2C
R'
m/z =74
RH C
CH2
H H
H2C m/z = 92
④ 腙:
H
R
H
C
N(CH3)2
N
⑤ 环氧化合物:
H O
R
H
C
CH2
HO
N(CH3)2 N
m/z =86
⑥ 不饱和醇:
m/z = 58
C2H5
H
CH O
设: 分子离子峰:73 73–58 = 15 合理
(1.9/31) 100 = 1.1x+0.37z, z=1, x=5, y=73–14–60= –1 ? z=1, x=4, y=73–14–48=11 合理
分子式 C4H11N, Ω =0
例3:化合物的质谱图如下,推导其分子式
164:166=1:1, 164-85 = 79 (Br) 分子中含有1个Br, 不含氮或含偶数氮 m/z: 85(49), 86(3.2), 87(0.11) x = 3.2/49×100/1.1≈6 设x = 6, 则 y =13, 可能的分子式 C6H13Br, Ω =0 合理
OH + . H2C C
OCH3 m/z 74
OH +. H2C C
NH2 m/z 59
+. O
O +.
O +.
H3C C CH3
H3C C OH
H3C
C OCH3
自由基引发或正电荷诱导,经过四、
五、六元环过渡态氢的重排
+
H SC2H5
H2C CH2
+
H Cl
C2H5
H2C CH2 +
+
HS C2H5
+ +
m/z =104 + 14n
氢的重排反应:
McLafferty重排
R 羰基化合物
H +
O
-H
R'
R H + -H
烯烃化合物
烷基苯
H
+
R
-H
+
R
OH
+
R' R' = H, R, OR, OH, NH2
R
+
+
H +
R
H+
例:4-辛酮:
H
H2C
O
H
CH3
CH
H2C C C C CH2 H2 H2
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
第三章 质谱图分析
3.1 确定分子量与分子式
质谱中分子离子峰的识别及分子式的确定是至关重要的
3.1.1 分子离子峰的识别
■ 假定分子离子峰:
高质荷比区,RI 较大的峰(注意:同位素峰)
■ 判断其是否合理:
与相邻碎片离子(m/z 较小者)之间关系是否合理
m1 2
3
15
16
17 18 20
丢失 H.
H2 H2+ H. .CH3 O. or NH2
含杂原子化合物的裂解(羰基化合物除外):
+
R
CH2 NHR'
+
R CH2 OH(R' )
+
R CH2 SH(R' )
+
i
R O R'
+
i
R S R'
+
R + H2C NHR'
+
R + H2C OH(R' )
+
R + H2C SH(R' )
R + + OR' R + + SR'
or R' + + OR or R' + + SR
HC
H2
C2H5
C
C H
m/z = 70
CH2
⑦ 羧酸: RH CH O OH
⑧ 酰胺:
RH O NH2
OH m/z = 60
OH
OH m/z = 59
NH2
γ-H重排常见离子
OH H2C C H
m/z 44
+.
OH + .
H2C C CH3
m/z 58
OH + . H2C C
OH m/z 60
用D取代 -H:
O CH3CD2CH2 C OC2H5
OH
C
m/z =88
H2C OC2H5
OH
C
m/z =90
D2C OC2H5
OD
C
m/z =89
H2C OC2H5
OH
C
m/z =88
H2C OC2H5
例:① 烯:
R HH
C
CH2
H2C C
C R'
H2
② 酯:
R HH CO
H2C C
C R'
H2
OH. H2O HF
m = 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
故有: N为三价: =C+1-H/2-X/2+N/2 N为五价: =C+1-H/2-X/2+3N/2
例如: C7H3ClN2O2
Ω = (7+1) –3/2 –1/2 +2/2 =7 Ω = (7+1) –3/2 –1/2 +1/2 +3/2=8
Cl