質(zhì)譜知識總結

第四章：質(zhì)譜法第一節(jié)經(jīng)驗1)在正離子模式下，樣品主要以[M+H]+、[M+Na]+、[M+K]+準分子離子被檢測；在負離子模式下，樣品則大多以[M-H] [M+Cl]■準分子離子被檢測。正離子模式下，樣品還會出現(xiàn)M-1(M-H),M-15(M-CH3),M-18(M-H2O),M-20(M-HF),M-31(M-OCH3)等的峰。分子離子峰應具有合理的質(zhì)量丟失.也即在比分子離子質(zhì)量差在4-13，21-26，37-，50-53，65，66是不可能的也是不合理的，否則，所判斷的質(zhì)量數(shù)最大的峰就不是分子離子峰，?因為一個有機化合物分子不可能失去4~13個氫而不斷鍵.如果斷鍵,失去的最小碎片應為CH3,它的質(zhì)量是15個質(zhì)量單位.分子離子峰應為奇電子離子，它的質(zhì)量數(shù)應符合氮規(guī)則：在有機化合物中，凡含有偶數(shù)氮原子或不含氮原子的，相對分子質(zhì)量一定為偶數(shù)，反之，凡今吸奇數(shù)氮原子的，相對分子質(zhì)量一定是奇數(shù)，這就是氮規(guī)則。運用氮規(guī)則將有利于分子離子峰的判斷和分子式的推定，經(jīng)元素分析確定某化合物的元素組成后，若最高質(zhì)量的離子的質(zhì)量與氮規(guī)則不符，則該離子一定不是分子離子。如果某離子峰完全符合上述3項判斷原則，那么這個離子峰可能是分子離子峰;如果3項原則中有一項不符合，這個離子峰就肯定不是分子離子峰.應該特別注意的是,有些化合物容易出現(xiàn)M-1峰或M+1峰。134(M),40191基峰CHsQ也92395165V?芳烴—134(M),40191基峰CHsQ也92395165V?芳烴—9080￡TOw6050403020

Z.OMW：88卜■卜■■■i?H■一10fr908070605040302010o二常見有機化合物的質(zhì)譜（一）烴類?正構烷烴：每隔14個質(zhì)量單位出峰CH3(CH2)3-j-CH2OH31M-H2O^M-1ii i II|~~~I5060708090100mH研究高質(zhì)量端離子峰，確定化合物中的取代基::*t1M-15(叫； M-16(0,NH2);M-17(OH,NH); M-18(HO);TOC\o"1-5"\h\z3 2M-19(F); M-26(C2H2);M-27(HCN,CH); M-28(CO,CH);23 24M-29(CHO,CH); M-30(NO);2 5M-31(CHOH,OCH);M-32(S,CHOH)2 3 3M-35(Cl); M-42(CHCO,CHN)222M-43(CH3CO,C3H7); M-44(CO2,CSJM-15(?CHJM-27(CHNH2.CHCH2)M-32(ch3oh,s,o2)M-16(O)M-28(CO,CH2CH2)M-33(CH3+H2O)M-17(.oh,nh3)M-29(cho,c2h5)M-34(H2S)M-18(H2O)M-30(CH2O,NO)M-35(Cl)M-26(CN,HCCH)M-31(OCH3,CH2OH)M-36(2H2O,HCI)第二節(jié):基本原理2.1基本原理質(zhì)譜是唯一可以確定分子式的方法。而分子式對推測結構是至關重要的。質(zhì)譜法的靈敏度遠遠超過其它方法，測試樣品的用量在不斷降低，而且其分析速度快，還可同具有分離功能的色譜聯(lián)用。具有一定壓力的氣態(tài)有機分子，在離子源中通過一定能量(70ev)的電子轟擊或離子分子反應等離子化方式，使樣品分子失去一個電子產(chǎn)生正離子,繼而還可裂解為一系列的碎片離子，然后根據(jù)這些離子的質(zhì)荷比(m/ze)的不同，用磁場或磁場與電場等電磁方法將這些正離子進行分離和鑒定。由此可見質(zhì)譜最簡單形式的三項基本功能是：氣化揮發(fā)度范圍很廣的化合物；（2）使氣態(tài)分子變?yōu)殡x子（除了在氣化過程中不產(chǎn)生中性分子而直接產(chǎn)生離子的化合物）；（3）根據(jù)質(zhì)荷比（m/ze）將它們分開，并進行檢測、記錄。由于多電荷離子產(chǎn)生的比例比單電荷離子要小得多，通常取z等于1，e為常數(shù)（1個電子的電荷），因而就表征了離子的質(zhì)量。這樣，質(zhì)譜就成為了產(chǎn)生并稱量離子的裝置。由于各化合物所形成的離子的質(zhì)量以及各種離子的相對強度都是各化合物所特有的，故可從質(zhì)譜圖形中確定分子量及其結構。（一）電離方式：—般，MS測定采用電子轟擊法（electronimpactionization，簡稱El），故稱EIMS。它是應用最普遍、發(fā)展最成熟的電離方法。測定EI-MS時，需要先將樣品加熱氣化，而后才能電離。故容易發(fā)生熱分解的化合物，如醇、糖苷、部分羧酸等，往往測不到分子離子峰，看到的只是其碎片峰。而—些大分子物質(zhì)，如糖的聚合物、肽類等，也因難于氣化而無法測定。故近來多將—些對熱不穩(wěn)定的樣品，如糖類、醇類等，進行乙?；蛉谆柰榛═MS化），形成對熱穩(wěn)定性好的揮發(fā)性衍生物后再進行測定。近二十余年來，在電離方式的研發(fā)方面取得了巨大成績，針對生物大分子等大極性、難氣化、不穩(wěn)定的化合物，開發(fā)了多種使樣品不必加熱氣化而直接電離或者防止化合物熱分解的新電離方法（軟電離方法），如：化學電離（Chemicalionization，簡稱CI）場致電離（fieldionization,簡稱FI）和場解析電離（fielddesorptionionization，簡稱FD）快速原子轟擊電離（fastatombombardment,簡稱FAB）基質(zhì)輔助激光解吸電離（matrix-assistedlaserdesorptionionization，簡稱MALDA）電噴霧電離（electrosprayionization，簡稱ESI）大氣壓化學電離（atmosphericpressurechemical，簡稱APCI）等。目的是—方面使質(zhì)譜能顯示出那些不穩(wěn)定、高極性、難氣化、難電離的化合物的分子離子峰，另—方面通過檢測多電荷離子，使質(zhì)量分析器檢測的質(zhì)量提高幾十倍甚至更高。要注意的是，軟電離方法一般顯示明顯的準分子離子峰，如[M+H]+或[M-H]+峰、有時會出現(xiàn)[M+Na]+、[M+K]+峰等，而碎片離子峰往往很少，甚至沒有。第三節(jié).分子量和分子式的確定3.1分子量的確定從理論上講，除同位素峰外，分子離子峰(MolecularIon,M+.)呈現(xiàn)在譜圖中的最高質(zhì)量位置。但當分子離子不穩(wěn)定時，可能導致分子離子峰不在譜圖中出現(xiàn)，或生成大于或小于分子離子質(zhì)量的(M+H)+、(M-H)+或(M+Na)+峰等。M+e-M+.+2e對于純化合物而言，判斷分子離子峰時應注意：峰的強度分子離子峰的強度依賴于分子離子的穩(wěn)定性。當分子具有大的共軛體系時，其穩(wěn)定性高；其次是有雙鍵的化合物的分子離子穩(wěn)定性較高；環(huán)狀結構因斷裂一個鍵后仍未改變質(zhì)量，其分子離子峰也強；支鏈越多，分子離子越不穩(wěn)定;雜原子攜帶正電荷的能力按周期表自上而下的位置依次增強,因而硫醇和硫醚的分子離子比醇和醚穩(wěn)定.通常有機化合物在質(zhì)譜中表現(xiàn)的穩(wěn)定性有以下次序：芳香環(huán)>脂環(huán)>硫醚、硫酮>共軛烯>直鏈碳氫化合物>羰基化合物>醚>胺>支鏈烴>晴>伯醇>仲醇>叔醇>縮醛.氮規(guī)則(NitrogenRule)對于只含有c、H、O、N的有機化合物，若其分子中不含氮原子或含有偶數(shù)個氮原子，則其分子量為偶數(shù)；若其分子中含有奇數(shù)個氮原子，則其分子量為奇數(shù)。凡是奇電子離子(包括碎片離子)都符合氮規(guī)則，而偶電子離子則剛剛相反。中性碎片（小分子及自由基）的丟失是否合理如一般由M+.減去4?14個質(zhì)量單位或減去21?25個質(zhì)量單位是不可能的。可采用軟電離方法驗證a.降低電子束能量。b?降低樣品加熱溫度。c?擴散法。d?（M+H）+峰的判別。e?軟電離方法：場電離（FI）場解吸（FD）化學電離（CI）解吸化學電離（DCI）快原子轟擊（FAB）電噴霧電離（ESI）等軟電離方法一般顯示明顯的準分子離子峰，如［M+H］+或［M-H］+峰、有時會出現(xiàn)［M+Na］+、［M+K］+峰等，而碎片離子峰往往很少，甚至沒有。3?2.分子式測定1? 同位素豐度法［貝農(nóng)（Beynon）表］分子式測定可采用同位素豐度法［貝農(nóng)（Beynon）表］，但此法對分子量大或結構復雜、不穩(wěn)定的化合物是不適用的?，F(xiàn)在一般都采用高分辨質(zhì)譜法測定，可直接顯示可能分子式及可能率。若測出的分子量數(shù)據(jù)與按推測的分子式計算出的分子量數(shù)據(jù)相差很?。ㄅc儀器精密度有關,一般小于0.003）,則可認為推測可信的。表：有機化合物常見元素同位素及其豐度12C(100%),13C(1.08%);1H(100%),2H(0.016%);16O(100%),17O(0.04%),18O(0.20%);14N(100%),15N(0.37%);32S(100%),33S(0.80%),34S(4.60%);35Cl(100%),37Cl(32.5%);

79Br(100%),81Br(98.0%).第四節(jié)電子轟擊電離過程1-電離：ABC+e-—ABC++2e- ABC+e-—ABCn++(n+1)e-2。碎裂：ABC++e-—A++BC(AB++C或A+BC+)簡單斷裂ABC++e-—AC++B 重排3。 分子-離子反應ABC++ABC—ABCABC+ 締合ABC++ABC—ABCA++BC原子或基團剝奪4。 共振俘獲：ABC+e-—ABC-5．離解共振俘獲：ABC+e-—AB-+C6．生成離子偶：ABC++e-—AB++C-+e-目前，大多數(shù)質(zhì)譜儀的分析數(shù)據(jù)取自正離子。00%相對強度4329某化合物分子式為C4H8O，其MC圖如下，試推斷其結構00%相對強度4329M(72) 100%M+1(73) 4.7%M+2(74) 0.3%7257I20 40 60 80舲例2.某化合物的分子式為C8H16O,質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下，推斷化合物結構.

例3.某化合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下,推斷化合物結構.m/z:43(~30%),51(15%),76(20%),77(8%),111(28%),113(9%),139(100%),141(33%),154(55%),156(19%).解:例4.某化合物結構見下圖,并有如下質(zhì)譜數(shù)據(jù),試用質(zhì)譜證實其結構.m/z:322(15%),249(17%),206(16%),117(50%),116(56%),113(100%),98(60%),86(90%).例5.某化合物分子式為C8H8O2,其質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下,并在3100~3700cm-1處無紅外吸收,推斷化合物結構.m/z:136(M),105(100%),77,51,39.例6.某化合物分子式為C6H12O,其質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下,推斷化合物結構.相對強度20298510090110TIlLiil」ILiiIh1L9011010 30 50 70例7.某烷烴的質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下，推斷化合物結構.分子式C6H120的質(zhì)譜m/z:114(M,2%),99(7%),85(50%),71(67%),57(53%),43(100%),29(35%).例8.抗真菌的大環(huán)多烯抗菌素-欽氏菌素(Chainin)結構如下C33H54O10,用質(zhì)譜證實其取代基位置.

例9?化合物 的質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下，解釋各碎片離子峰.m/z:113(M,25),98(12),84(100),85(14),70(60),56(35),41(38),27(20).AC例10.下列三個化合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下（碎片峰強度順序遞減），指出其對應關系.AC.m/z:154(M,12.8),84(100),139,93,83,41m/z:154(M,0),