有机质谱学时
2 有机质谱(6学时)2.1-2.2
低。傅里叶变换质谱计（ FTMS ），是基于离子在均匀磁场中的回旋运动并与计算机技术相结合的高分辨质谱计。
2.1.2 离子化的后法
离子化的方法很多，用于有机质谱计的主要有电子轰击、化学电离、场致离和场解吸、
快原子轰击、电喷雾电离、激光解析电离等。
1. 电子轰击（ electron impact, EI)
a
实际中不易找到两等 峰且谷高正好为 10% 的，实际计算为：
b
《有机波分析》孟令芝版--教案 化工程学院__刘高赋 11
§2.1 质谱的基础知识
第2章 有机质谱（8学时）
7.质谱的表示方法
记录了正离子质荷比及 峰强度的关系，尖锐峰， 横坐标表示质荷比，纵 坐标表示离子峰强度 （丰度）。以最大为参 照标准100%。
§2.1 质谱的基础知识
第2章 有机质谱（8学时）
2.电子束能量一般在：50~70eV ，有机化合物的离解能常为 9~15eV. 3.生成的分子离子再发生键的断裂生成更多不同的碎片，而比 较稳定、寿命长的分子离子才能在质谱中出峰。 4.碎片类：
B++C
B+C+ A·+BC+ ABC ABC+
AB·+C+
《有机波分析》孟令芝版--教案
化工程学院__刘高赋
3
§2.1 质谱的基础知识
质谱分析class1
质谱分析化学
黄光明@USTC
化学楼336
63600706 gmhuang@
2015秋季
质谱分析化学教学范围及用时安排
❑质谱，简介及应用范围（3学时）
❑离子化器－气体样品（电子轰击离子源EI、化学离子源CI）（3学时）
❑离子化器－固体/液体样品（解吸附离子源DI、喷雾离子源SI）（3学时）❑离子透镜－离子控制（3学时）
❑质量分析器：扇形质谱、高分辨质谱（3学时）
❑质量分析器：飞行时间、离子回旋共振（3学时）
❑质量分析器：四级杆、离子阱2D/3D（3学时）
❑分离技术与质谱的联用（气质、液质等并含离子迁移谱）（6学时）
❑多级质谱（6学时）
❑离子/分子反应（3学时）
❑无机质谱分析（ICP－MS）（3学时）
❑有机大分子分析－工具和原理（3学时）
❑生物质谱分析（多肽、蛋白质等）（9学时）
❑生物质谱分析（生物大分子相互作用研究）（6学时）
❑质谱分析最新进展（3学时）
最终考试成绩：
期末考试成绩60%
小论文（1次）30% 独立完成，不许抄袭平时考勤10%
Presentation：
1 what it is
2 how it works
3 Why does it (or did it) exist
4 illustrate with an important example
5 topic is limited
Presentation topics: (others can be presented with prior approval)
Inductively coupled plasma MS
Glow discharge MS
有机化学专业博士研究生课程
有机化学专业博士研究生课程
教学大纲
课程名称：有机分析
课程编号：0703031F05
学分：3
总学时数：60
开课学期：2
考核方式：开卷
课程说明：
通过本课程的学习掌握有机化合物系统鉴定，理解有机化合物物理常数的测定、元素定性、定量分析、官能团的检验等知识，学习和掌握波谱分析方法的基本理论、比较系统的获得紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振光谱的基本理论、基本知识及利用现代光谱技术进行有机化合物结构的鉴定。培养学生应用各类分析方法解决有机化合物进行物质成分和结构分析的能力。掌握有机混合物的分离方法及分离方法的选择和拟定，能运用恰当的方法对混合物进行分离。
教学内容、要求及学时分配：
第一章绪论 (6 学时)
1.1有机分析的发展特点
1.2有机分析的一般步骤
1.3物理常数的测定
1.4有机化合物的初步审察
1.5有机化合物的灼烧试验
1.6元素定性分析
本章要求：了解有机分析的发展，掌握有机分析的一般步骤；掌握有机化合物的熔点、沸点、密度、折射率、比旋光度等物理常数的测定；能够进行有机化合物分析的初步试验。
第二章紫外光谱 (6 学时)
2.1紫外光谱的基本原理
2.2紫外光谱仪和实验中的一些问题
2.3各类化合物的紫外光谱
2.4紫外波谱的经验规律
2.5紫外光谱的应用
本章要求：掌握紫外光谱产生原理测定方法和影响因素；掌握含共轭体系和芳香族化合物的紫外光谱吸收规律；掌握共轭体系极大吸收波长的计算；掌握紫外光谱在有机化合物结构测定中的应
用及定性、定量分析中的应用。
第三章红外光谱和拉曼光谱 (8 学时)
3.1红外光谱的发展、特点及红外光谱图
有机分子的质谱分析
有机分子的质谱分析
有机分子的质谱分析是一种用于研究有机化合物结构和性质的重要
技术手段。通过对有机分子在质谱仪中的离子化和质谱分离，可以得
到有机分子的质谱图，从而推断碎裂途径和分子结构。本文将介绍有
机分子的质谱分析方法和应用。
一、质谱仪的原理
质谱仪是用于分离和检测质子化分子离子的一种仪器。其主要由四
个部分组成：样品进样系统、离子源、质谱分析器和检测器。样品进
样系统将待测样品导入质谱仪，离子源将样品分子离子化，质谱分析
器将离子按照质荷比（m/z）进行分离，检测器测量离子数目，将数据
输出为质谱图。
二、质谱图的解读
质谱图通常由两个轴组成，横轴表示质荷比（m/z），纵轴表示离
子信号强度。根据离子信号强度的大小可以推断有机分子中各个离子
的相对丰度。根据质荷比可以推断有机分子分子离子和碎裂片的结构
和可能的组成。
三、碎裂规律
有机分子在质谱分析中经历离子化和碎裂的过程。离子化通常使用
电子轰击或电离法，产生分子离子。分子离子在碰撞中容易发生碎裂，生成碎片离子。碎裂规律主要有α键断裂、β键断裂、α氢迁移和1,2-等。
α键断裂指的是分子中相邻原子间的键断裂，生成相应的碎片离子。β键断裂发生在α键断裂后的碎片上，同样会生成相应的碎片离子。α
氢迁移指的是氢离子从一个位置迁移到相邻位置。1,2-等指的是相邻位
置的原子或基团发生碎裂。
四、应用领域
质谱分析在化学、生物化学和药学等领域具有广泛应用。在化学领
域中，质谱分析可以用于分析有机化合物的结构和组成，推断分子的
碎裂途径。在生物化学领域中，质谱分析可以用于分析生物大分子的
《有机结构分析》课程教学大纲.
《有机结构分析》课程教学大纲
课程编号：02038
英文名称：Organic Structure Analysis
一、课程说明
1. 课程类别
专业课程
2. 适应专业及课程性质
制药工程专业（基地班）选修
制药工程专业选修
3.课程目的
通过本课程的学习，学生应：
（1）掌握紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振波谱及质谱产生的基本原理
（2）掌握各种光谱的基本特征及其在结构鉴定中的作用
（3）可综合运用波谱学知识解析有机化合物的结构
4. 学分与学时
学分为2.5.学时为48
5. 建议先修课程
物理学、分析化学、有机化学、物理化学、仪器分析等
6. 推荐教材或参考书目
推荐教材：
波谱原理及解析（第二版）.常建华主编. 科学出版社.2005年
参考书目：
（1）有机化合物结构鉴定与有机波谱学（第二版）. 宁永成主编. 科学出版社. 2002年
（2）分析化学手册（第七分册、第九分册）（第二版）．化学工业出版社．2002年
（3）Spectrometric Identification of Organic Compounds（5th Ed.）．R. M. Silverstein 主编 John Wiley & Sons
7. 教学方法与手段
（1）本课程采用课堂教学与实验教学相结合的方法，课堂讲授以采用多媒体教为主
（2）实验教学以综合性实验为主
8. 考核及成绩评定
考核方式：考试
成绩评定：
（1）平时成绩占30%，形式有：实验、课堂出勤、课堂表现
（2）考试成绩占70%，形式有：闭卷考试
9. 课外自学要求
自学《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》（宁永成主编）中的有关内容，鉴定较复杂的有机化合物的结构。
天津大学本科生有机化学实验(48学时)教学大纲
有机化学实验（48学时）教学大纲
课程名称：有机化学实验
课程编号：2100192 ，2100451 ，2100453
课程性质：必修
实验指导书名称：
《基础化学实验教程》（第二版），古凤才，肖衍繁，张明杰，刘炳泗主编，科学出版社，2005
开课学院：化工学院、材料学院（材料化学专业除外）、农学院
一、学时、学分
总学时：48 总学分：3 实验学时：48
二、课程简介
本课程是面向化工学院、材料学院（材料化学专业除外）、农学院等各专业开设的专业基础实验。教学中安排的实验都是有机化学中非常典型的实验，包含了常压蒸馏、减压蒸馏、抽滤、结晶、分水等基本实验操作，一个学生一套仪器，独立操作，并利用气相色谱、红外光谱等现代分析仪器及时跟踪反应，分析产品纯度。在对学生进行实验安全教育的同时，将绿色化学和原子经济性等思想贯穿在整个实验过程。
本课程以训练学生的实验操作为主，每次实验课前老师对实验目的、原理和方法进行重点阐述，使学生在预习的基础上对实验有更清晰的认识，实验过程中坚决纠正学生的不规范操作，严格要求学生实验报告中有规范的数据记录和讨论，为将来从事科学研究或其他工作打下良好的基础。
三、实验目的和作用
本课程的目的就是让学生通过实验掌握有机化学实验中的基本操作，在今后做更复杂的实验时能触类旁通，将其分解成基本有机实验操作的组合。因此实验教学中，强调学生培养良好的实验习惯，掌握规范的实验操作，同时引导学生注意观察实验现象，解释实验现象。通过严格的培训，使学生养成良好的科研习惯，为将来从事科学研究打下坚实的基础。
四、实验具体要求
有机波谱分析课件
3.4 核磁共振波谱的测定
样品：纯度高，固体样品和粘度大的 液体样品必须溶解。
溶剂：氘代试剂。
标准：四甲基硅烷（内标法，外标法） 记录纸：
3.5 NMR谱的结构信息
化学位移 积分高度 偶合常数 积分高度
化学位移
偶合常数
氘代溶剂的干扰峰
CDCl3 7.27(s)
CD3CN
CD3OD
2.0
3.3（5）, 4.5(OH)
Beff = B0 -σ·0 = Bo(1-σ) B
σ 为屏蔽常数
·0(1-σ) B 核的共振频率为： = 2
• 核外电子云密度高，屏蔽作用大(σ 值大)，核的 共振吸收向高场（或低频）移动，化学位移减小。 • 核外电子云密度低，屏蔽作用小(σ 值小) ，核的
共振吸收向低场（或高频）移动，化学位移增大。
• 红外光谱 (infrared spectroscopy IR) • 核磁共振谱 (nuclear magnetic resonance NMR) • 质谱 (mass spectroscopy MS). • 元素分析：测定C、H、O、N、S等的含量 确定成分比。
分子运动形式及对应的光谱范围
• 在分子光谱中，根据电磁波的波长 ()划分为几个
原子核的自旋运动与自旋量子数I有关。
自旋量子数 I 值与原子核的质量数A和核电荷数Z （质子数或原子序数）有关。 质量数 核电荷数 I NMR信号 电荷分布
《波谱原理及解析》第一章 绪论
2、分子能级与波谱
物质分子内部有平动、转动、振动、电子跃迁、核的自 旋跃迁等运动形式。每种运动都有一定的能级。
（1）平动能 Ek：分子整体的平移运动。 Ek是连续的、非量子化的，平动不会产生光谱。Ek是各
种分子运动能中最小的。随温度升高而增大。 （2）核的自旋跃迁： I=1/2的核，在外磁场的作用下，产生
分类试验
衍生物制备
降解与合成
例如：鸦片中吗啡碱结构的测定，从1803年开始研 究，直至1952年才完全阐明，历时149年。
OH O HO
NCH3 吗啡碱
1803年从鸦片中离析得到纯品；
1881年从吗啡的锌粉蒸馏得到菲；
1925 年 Gulland 和 Robinson 提 出 吗啡 分子的结构式；
苯酚的红外光谱
核磁共振波谱 分子具有核磁矩的原子核1H、13C 、
15N、19F、31P等在外磁场中，通过射频电磁波的照射，吸 收一定频率的电磁波能量，由低能级跃迁到高能级，并产 生核磁共振信号。
质谱分析法 用具有一定能量的电子流轰击被分析物质的
气态分子，使之离解成正离子，部分正离子会进一步碎裂成 各种不同质荷比（m/z）的粒子，在外加静电场和磁场的作用 下，按质量大小将它们逐一分离和检测。
第一章 绪 论
前言： 有机化合物的结构表征(即测
定) —— 从分子水平认识物质 的基本手段，是有机化学的重 要组成部分。
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电子轰击电离是质谱中用途最广泛的离子化方法。用约70eV 的电子束轰击汽化的样品分 子，使得样品分子获得能量，失去分子（ M ）中电离电位较低的价电子或非键电子（如 O,N 的孤对电子）而变成正离子自由基，即为分子离子（ M+e → M+• +2e ） 。由于 有机化合物的电离能一般小于15eV ，分子离子具有剩余的能量，可使某些化学键断裂， 生成不同质荷比的带正电荷的碎片离子。化合物共价键的断裂具有可重复性和化合物的 特征性，可以作为用质谱解释化合物结构的有力依据。通常，分子离子接受的能量过高 ，某些化合物用EI 电离时分子离子峰的强度较弱，甚至不出现，但有较多的碎片离子产 生。如图2.3 为乙醇的EI 质谱图，图中除可见分子离子峰（m/z46） 外，还可见m/z45, 31 等碎片离子峰。
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A·+BC+ AB·+C+ A++BC
B++C B+C+
B++CB-+C+
5.质谱的基本方程
方程表明：离子在磁场中运动轨迹的曲率半径R是受B、V和m/e三因素决定的 ，r是固定不变的，改变V或H可以只允许具有一种m/e值的离子通过收集器狭缝进入检测系 统，而其它m/e值的离子则撞击在管道内壁上并被真空抽出仪器，可要连续改变H、V就能 使m/e不同的正离子按m/e值的大小顺序先后通过收集器狭缝，然后打到离 子收集器片上，每一离子要从收集器片上得到一个电子以中和离子所带的正 电荷，这样就在离子收集器线路上产生一电流，将些电流放大记录下来，即 得到质谱。
M+e(高速)→M+·+2e(低速) M+·：代表分子离子，实际上是带有单电子的自由基离子。
2.电子束能量一般在：50~70eV ，有机化合物的离解能常为 9~15eV. 3.生成的分子离子再发生键的断裂生成更多不同的碎片，而比 较稳定、寿命长的分子离子才能在质谱中出峰。 4.碎片类：
ABC
ABC+
2. 1. 0 质谱计的一般原理 2.1.0.1.质谱仪的实物及工作实景
Agilent 7500系列电感耦合等离子质谱仪 安捷伦科技公司
电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）
2.1.0.2. 质谱仪的一般原理
双聚焦质量分析器原理图
1.在高真空下受热气化了的分子在离子源内受到高能电子束轰 击形成正离子：
每通过收集器狭缝一种离子，质谱上就出现一个峰，高度取决于该咱离子的数量，即是丰度。
6.质谱的分辩率及质量范围 a.分辩率：
方式1：10%谷定义，两个相等强度的相邻峰重叠形成的谷高为 峰高的10%，则可认为两峰正好分开。（国际应用 ） 方式2：50%谷定义，两个相等强度的相邻峰在50%峰高的地方 相交，就可认为两峰正好分开。
质谱（ mass spectrum, MS ） 是化合物分子在真空条件下受电子流的“轰击”或强电场等其 他方法的作用，电离成离子，同时发生某些化学键有规律的断 裂，生成具有不同质量的带正电荷的离子，这些离子按质荷比 m/z（离子质量m与其所带电荷数z之比）的大小被收集并记录 的谱。质谱图是以棒图形式记录该化合物电离后收集到的各种 不同质荷比的离子及其相对丰度（或强度）。
e. 检测、记录系统---
经过质量分析器分离后的离子束，按质荷比的大小 先后通过出口狭缝，到达收集器，它们的信号经电 子倍增器放大后用记录仪记录在感光纸上或送入数 据处理系统，由计算机处理以获得各种处理结果。 利用改变磁场强度来分离不同质荷比离子束的磁偏 转质谱计有单聚焦质谱计和双聚焦质谱计（见图2.1 和图2.2）。单聚焦质谱计为低分辨质谱汁，双聚焦 质谱计可以达到很高的分辨率。
有机质谱学时
一、教学目的 质谱基本原理； 质谱中离子的主要类型； 分子离子峰、碎片离子峰的识别；有机化合物质谱碎裂规律； 运用质谱解析分子结构的方法。 二、教学重点、难点 质谱中离子的主要类型；有机化合物质谱碎裂规律；质谱解析分子结构的方法。 三、讲授要点 1、领会质谱的基本知识； 2、掌握分子离子峰的识别方法； 3、掌握基本的有机质谱裂解方式； 4、领会同位素离子峰、亚稳离子峰、多电荷离子峰的识别及作用； 5、领会各类有机分子的裂解方式； 6、掌握质谱的解析方法。
a。飞行时间质谱计，是测量离子从离子源到达检测器的时间（其间有一个漂移管），离子的m/z 值可由其到达检测器的时间来确定，该质谱计扫描速度快，但分辨率
低。傅里叶变换质谱计（ FTMS ），是基于离子在均匀磁场中的回旋运动并与计算机技术相结合的高分辨质谱计。
2.1.2 离子化的后法
离子化的方法很多，用于有机质谱计的主要有电子轰击、化学电离、场致离和场解吸、 快原子轰击、电喷雾电离、激光解析电离等。
c. 离子源------------- 离子源是样品分子的离子化场所。某些离子会在离 子源中裂解成碎片离子（离子化的方法见2. 1. 2 ）
。
d. 质量分析器-------- 在离子源中生成的并经加速电压加速后的各种离子 在质量分析器中按其质荷比(m/z） 的大小进行分
离并加以聚焦（详述见2.1.3）。
2）质谱表：列出离子峰的m/e值和对应的相对丰度
3）元素图：将高分辨率质谱所得结果，经电脑运算而得，可以了解每个离子的元素组
成，对推导方便。
2.1.0.3. 质谱仪的组成
2. 1. 1 质谱计构成
为避免离子与分子之间的碰撞，质谱计必须是在高
a.高真空系统--------- 真空条件下工作，离子源和质量分析器的真空度压 力通常分别为10-4～10-5 Pa和10-5~10-6Pa。质
谱计之所以需要维持这样的，其目的是为了避免离
子与气体分子的碰撞。
b. 进样系统----------
在不破坏真空的情况下，固体和拂点较高的液体样 品可通过进样推杆送入离子源并在其中加热汽化， 低沸点样品在贮气器中汽化后进入离子源，气体样 品可经贮气器进入离子源。当色谱与质谱联用时， 进样系统则由它们的界面（ Interface ）代替。
a
实际中不易找到两等 峰且谷高正好为10% 的，实际计算为：
b
7.质谱的表示方法
1）质谱图---柱图、棒图、条图 ：
记录了正离子质荷比及 峰强度的关系，尖锐峰 ，横坐标表示质荷比， 纵坐标表示离子峰强度 （丰度）。以最大为参 照标准100%。
相对丰度：
绝对丰度：以总离子强
度作为100%，各离子所占百 分比。