质谱裂解机理认识
质谱 esi 裂解原理
质谱esi 裂解原理质谱（Mass Spectrometry，MS）技术是一种用于分析化合物的重要方法，可以提供关于化合物的相对分子质量和结构信息。
其中，电喷雾离子化（Electrospray Ionization，ESI）是质谱中常用的一种离子化方式。
本文将逐步介绍质谱ESI裂解原理。
第一部分：质谱基本原理与质谱仪构成1.1 质谱基本原理质谱利用电离过程将待测样品分子转化为带电离子，然后基于质量和电荷的差异对其进行分离和检测。
质谱原理包括样品离子化、离子加速、离子分离和离子检测四个基本环节。
1.2 质谱仪构成质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器三部分组成。
其中离子源负责将待测样品离子化，质量分析器用于分离不同质量的离子，检测器用于检测并记录离子的信号。
第二部分：ESI离子源原理2.1 ESI基本原理ESI是一种软离子化技术，适用于大部分有机化合物、生物大分子以及高沸点物质等。
在ESI过程中，待测样品通过毛细管等载流体进入电荷分离区，在高电压下形成带电液滴，随后由于溶剂的蒸发和蒸发效应，形成带电的高电荷多原子离子。
2.2 ESI离子源工作原理ESI离子源主要由电荷分离区、中和区和离子传输区组成。
其中，电荷分离区的高电压使得待测样品形成带电滴，并进一步产生带电离子。
中和区则用于中和离子中的多余电荷，以避免离子之间的相互作用和碎裂。
第三部分：质谱ESI裂解原理3.1 质谱ESI裂解简介质谱ESI裂解是在质谱仪中使用ESI离子源，利用碰撞诱导解离（Collision Induced Dissociation，CID）等技术将离子进一步裂解，从而获得更多结构信息。
3.2 ESI裂解过程ESI裂解主要通过在离子的轨道上提供一定的能量，使其与气体靶标发生碰撞，促使离子断裂并形成离子片段。
这些离子片段的质荷比与原始离子有所不同，从而可以得到该化合物的结构信息。
3.3 ESI裂解机理ESI离子在碰撞过程中会发生多种离子反应，如碰撞激发、电子转移、质子转移等，导致离子的断裂和重新组合。
有机质谱中的裂解反应讲解
41
精品资料
3.芳烃 1）芳烃类化合物稳定，分子离子峰强。 2）有烷基取代的，易发生(fāshēng) Cα－C β 键的裂解，生成的苄 基离子往
往是基峰。91＋14 n－－苄基苯系列。 3）也有 α 断裂，有多甲基取代时，较显著。 4）四元环重排； 有 γ-H，麦氏重排； RDA 裂解。 5）特征峰：39、51、65、77、、78、91、92、93
具有环己烯结构类型的化合物可发生(fāshēng)此类裂解，一般 成一个共轭二烯正离子和一个烯烃中性碎片：
碎片离子及裂解机制的应用
（1）可以对一个具体的有机化合物的质谱进行解释
（2）可以鉴定化合物。
精品资料
精品资料
5.3.3有机化合物的一般(yībān)裂解规律
1. 偶电子规律(guīlǜ) 偶电子离子裂解，一般只能生成偶电子离子。
通常，分支处的长碳链将最易以游离(yóulí)基形式首先脱出。
脱去游离基的顺序是：
•C 4H 9•C 2H 5•C3H
支链烷烃的分子离子峰明显下降，支化程度高的烷烃检测 不到分子离子峰。
精品资料
环烷烃：1）由于环的存在，分子离子峰的强度相对增加。 2）常在环的支链处断开，给出 CnH2n-1 峰， 也常伴随氢原子的失去(shīqù)，因此该 CnH2n-2
M C1 6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180190200 210220230
精品资料
支链烷烃：1）分枝烷烃的分子离子峰强度较直链烷烃降 低。
2）各峰簇顶点(dǐngdiǎn)不再形成一平滑曲线， 因在分枝处易
峰较强。 （41、55、56、69…）
有机质谱裂解机理中的特征裂解方式
质谱裂解机理中的特征裂解方式有机质谱中的裂解是极其复杂的，但是通过对其质谱裂解方式和机理的探讨研究，我们可以发现有一些特征结构裂解方式在有机质谱的裂解中是普遍存在的，是世界上的大量质谱学家通过对大量的有机质谱裂解方式进行观察、研究后的概括性总结。
所以其具有很重要的参考价值和应用价值，所以在有机质谱解析过程中，必须予以遵循，如此方能得到合理的质谱裂解方式和解析结果。
通过概括总结我们发现有机质谱中大部分化合物具有以下几种特征裂解方式：α裂解、苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA 裂解（逆狄尔斯阿尔德反应），几种特征裂解方式的强弱顺序如下：苄基裂解>α裂解、i 裂解>麦氏重排裂解、DRA 裂解>烯丙基裂解当然这种顺序不是一成不变的，随着化合物的结构发生改变，这些特征裂解方式的顺序有可能会发生改变，有机化合物质谱裂解大致可以分为两类α裂解（均裂）、β裂解，我们上面所讲的苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA 裂解都属于β裂解。
下面我们对几种特征裂解方式做以说明。
1、特征裂解方式一、α裂解α裂解是指凡具有C-X 单键基团和C=X 双键基团（其中X=C 、O 、S 、Cl 等）的有机分子，与该基团原子相连接的单键、称之为α键，在电子轰击条件下，该键很容易断裂因而称之为α断裂。
断键时成键的两个原子各自收回一个电子，这是由游离基中心引发的反应，原动力来自游离基的电子强烈配对倾向，所以α断裂属于均裂。
其裂解的机理及通式如下： I 饱和中心R 2C YR +H 2CCH2+ II 不饱和杂原子R RCY +几类化合物的α裂解 (1)H 3CCH 2OH 3H 2COH +(2)H 3CH 2C H 2CCH 3H 2COH 2CCH 3+CH 3(3)CH 3OO+H 2C CH 3(4)H NOCH 3O αH NO+OCH 3引发α断裂的倾向是由游离基中心给电子的能力决定的，一般来讲N>S 、O 、π、烷基>Cl 、Br>H ，同时α断裂遵循最大烷基游离基丢失的原则。
质谱裂解在食品检测中的应用
质谱裂解在食品检测中的应用质谱裂解是一种广泛应用于食品检测的分析技术，它可以在分子层面上提供关于食品成分的详细信息。
质谱裂解的主要优势是能够对复杂混合物进行快速、高效的分析和配对，因此在食品检测中被广泛应用。
1. 质谱裂解的基本原理质谱裂解是利用质谱分析技术对分子中的化学键进行裂解，从而分离出分子的碎片离子。
它包括两个步骤：首先是离子化，将待测的目标样品转化为离子状态。
其次是裂解，将离子碎片化成小分子离子，然后根据小分子离子的碎片质量比，通过谱图分析得出成分信息。
2. 质谱裂解的应用2.1. 残留农药检测农药残留对人体健康造成潜在的威胁，因此对食品上的农药残留进行检测十分必要。
质谱裂解技术可以最大限度地提高复杂样品中的残留农药检测的准确性和敏感性。
例如，利用液相色谱-质谱技术，可以对大量的农药进行准确的定量和定性分析，包括有机磷、氯化吡虫脒、氢氧化钾、高效氧化除草剂等。
2.2. 食品质量检测近年来，消费者对食品质量和安全方面的关注越来越高，因此食品质量检测变得更加重要。
质谱裂解可以对食品的成分进行快速而准确地检测，如蛋白质、糖、脂肪等。
这种技术可以检测出食品中的拟南芥和花生的基因序列，从而判断食品中是否含有转基因成分。
2.3. 食品真伪鉴别食品行业中存在着许多食品伪劣问题，这些假冒伪劣的食品可能对人体健康造成威胁。
质谱裂解技术可以通过分析某些物质的碎片离子，确定食品的真伪。
例如，可以通过检测奶制品中的脂肪酸甘油酯的组成，来判定是否为真正的奶制品。
3. 质谱裂解技术的发展趋势随着质谱裂解技术的不断发展和深化，越来越多的专家和学者们开始将其应用于食品检测和鉴别领域，并取得了显著成果。
对于食品中的复杂化合物、痕量有害物质、食品品种鉴别等问题，质谱裂解技术已经成为了最为有效的分析手段之一，未来的发展也将更加灵活与多样化。
4. 结论总之，质谱裂解技术在食品检测中有着广泛的应用，它可以检测农药残留、鉴别食品真伪、检测食品成分等。
质谱裂解机理认识
质朴裂解机理的认识摘要：综观一张质谱图，除了分子离子峰外，还可观察到极丰富的碎片离子，为进一步确定化合物的结构，提供非常重要的信息。
因此，要详细分析碎片离子的形成过程，离子与离子之间的相互关系（亲缘关系）及各种离子的丰度。
一、自由基和电荷中心引发的反应1. 离子碎裂反应的活性中心分子失去一个电子形成的离子M+∙是一个奇电子离子。
它的碎裂反应可能丢失一个偶电子的中性分子或奇电子的中性自由基：M+∙ OE+∙ +NEE+ +N∙奇电子离子有二个活泼的反应中心，即电荷中心和自由基中心；偶电子离子只有电荷中心。
奇电子和偶电子离子均优先失去偶电子中性碎片，从而使产物离子的自旋态保持不变。
然而，分子离子也可能失去一个自由基而生成偶电子离子。
一般情况下，碎裂反应只在活性反应中心的邻近发生。
对于由活性中心引发的碎裂反应，活性中心在离子中位置的确定是非常重要的。
2. 特定位置的电离能就电离的容易程度而言，杂原子上孤对电子 > [共轭 电子 > 电子] > σ电子。
3.自由基引发的反应(又叫 σ-断裂反应)σ-断裂反应是由游离基中心引发的反应，一个不成对的电子与相连的原子形成一个新键，并伴随着σ原子上另一个键断裂。
因此，这种断裂通常称为“σ-断裂反应”。
在σ碎裂过程中，一个新键形成产生的能量补偿了一个键断裂时所需要的能量。
因此， σ断裂很容易发生。
实际上，它广泛存在于许多类有机物的质谱碎裂过程中。
自由基引发反应的难易程度与原子的给电子能力大小有关。
一般说来，N > S, O, , R∙ > Cl >Br > I。
最大烷基失去规则：σ-断裂过程中，总是失去较大基团占优势，这是普遍的倾向。
4、电荷引发的反应（i-断裂反应）i-断裂反应是由正电荷（阳离子）中心引发的，有一对电子转移，一个单键断裂并导致正电荷位置迁移的过程。
OE+∙和EE+ 都能发生i-断裂。
注意，双箭头表示一对电子的转移。
质谱技术裂解机理的初步认识
质谱技术中裂解机理的初步认识摘要质谱，即质量的谱图，物质的分子在高真空下，经物理作用或化学反应等途径形成带电粒子，某些带电粒了可进一步断裂。
每一离子的质量与所带电荷的比称为质荷比(m/z ,曾用m/e)。
不同质荷比的离子经质量分离器一一分离后，由检测器测定每一离子的质荷比及相对强度，由此得出的谱图称为质谱,本文从质谱的裂解机理，质谱的裂解方式和质朴中的离子类型三方面进行了介绍，对质谱有了更深的理解。
一、质谱裂解机理离子的裂解并不是随意裂解，它必须按“偶电子规则”进行裂解，当含有奇数个电子的离子裂解时，可以产生游离基与一个偶数个电子的离子，或含偶数个电子的中性分子与一个奇数个电子的离子；当含有偶数个电子的离子裂解时，只能产生偶数个电子的离子和中性分子，而不会产生游离基OE EF+R (断1个键)OE OE+Nee (断2个键)EE EE+ Nee (断2个键)EE OE+R (断1个键)（极少产生）注意：奇电子离子有两个活泼的反应中心，即电荷中心和游离基中心；偶电荷离子只有电荷中心。
分子离子的裂解和产物离子的进一步裂解都是由这些中心引发的。
二、质谱裂解的方式（一）简单裂解1.游离基中心引发的断裂反应（α断裂）分子失去电子，形成游离基离子，它的电子有强烈的成对倾向，电子转移与邻近原子形成一个新键，同时邻近原子的α键断裂。
因此，这种断裂通常称为“α”断裂反应，以下分别举例说明各种化合物α断裂过程。
R2R+CR2YR杂原子（Y）的孤对电子电离能较低，很容易去失，形成游离基离子，进而发生α断裂，如αR2O R'R+CH2O R'2. σ键的断裂化合物中某个单键失去电子，则在此处易进一步发生断裂反应，例如烷烃。
R +RCR 3CR 3CR 3σ 能够稳定正电荷的离子丰度较高，如CH 3CH 2CH 3-e CH 3 32CH 33C 33C CH 2CH 3σ+3、电荷中心引发的反应（诱导断裂，i ）① 奇电子离子（OE） a. 饱合中心 R Y R'R +i YR上述反应由正电荷对一对电子的吸引所推动，反应发生的难易与该元素的诱导效应有关，一般为卤素>O 、S ＞＞ N 、C ；许多碘代烷烃，溴代仲和叔烷烃及氯代叔烷烃，较易产生这个反应。
有机质谱中的裂解反应
α
α
CH2 = O
R2 + R1
醇:
+ OH
+ + OH
α
胺:
R1 H N + R2
R1
H N = CH2 + R2 +
α
H CH2 = N +
R2 + R1
② 异裂—正电荷引发裂解—i 裂解
正电荷引发的i断裂反应：是由正电荷引发的碎裂过程，它涉及两个 电子的转移，动力来自于电荷的诱导。
R1
酮:
R2
C
O
+
i
R1
+
+ R2
C
O
氯代物:
+ Cl
i
+ (CH3)2CH + CH2 = C l
酯:
+ O O i + +
O C O
i断裂与α 断裂小结
1、杂原子为单键时，i断裂和α 断裂所引起的断键位置是不同的。杂 原子为重键时，i断裂并不导致重建的断裂。 2、产物的电荷稳定通常比游离基稳定更重要，因此不同的物质断键
R
C O
a
R
C
a
R'
R . + 'R C
O+
2. 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
+ CH2 > H2C CH + + + + + CH2 > CR3 >CHR2>CH2R >CH3
m/z = 91, tropylium
H2C CH
+ CH2
有机质谱中的裂解反应
4. 羰基化合物的裂解
自由基引发的均裂及正电荷诱导的异裂。 自由基引发的均裂及正电荷诱导的异裂。
5. 逆 Diels-Alder 反应（ retro- Diels-Alder ） 反应（
6. 氢的重排反应
1） Mclafferty 重排 ）
2）自由基引发或正电荷诱导，经过四、五、六元环过渡氢的重排 ）自由基引发或正电荷诱导，经过四、
正癸烷
100 % O F BASE PEAK 90 80
m/z=43 C3 C4 m/z=57
n-Hexadecane
70 60 50 40 m/z=29 C2 30 20 10 m/z=85 C6 99 169 183 197 C7 113 127 141 155 C8 C C C1 1 C1 2 C1 3 C1 4 10 9 C5 m/z=71
异裂
半异裂： 半异裂： X
Y
X+ . Y
X+
+
.Y
简单开裂从裂解机制可分为以下主要三种： 简单开裂从裂解机制可分为以下主要三种： （1） α-裂解 ） 裂解 由自由基引发的、由自由基重新组成新键而在α 由自由基引发的、由自由基重新组成新键而在α位导致碎裂的过程称为α 裂解 位导致碎裂的过程称为α-裂解。 碎裂的过程称为 裂解。
各类有机化合物的质谱
1. 烷烃
直链烷烃： ）显示弱的分子离子峰。 直链烷烃：1）显示弱的分子离子峰。 2）由一系列峰簇组成，峰簇之间差14个单位。 ）由一系列峰簇组成，峰簇之间差 个单位 个单位。 （29、43、57、71、85、99…） 、 、 、 、 、 ） 3）各峰簇的顶端形成一平滑曲线，最高点在C3或C4。 ）各峰簇的顶端形成一平滑曲线，最高点在 4）比 M+. 峰质量数低的下一个峰簇顶点是 M－29。 ） － 。 而有甲基分枝的烷烃将有 M－15，这是直链烷烃 － ， 与带有甲基分枝的烷烃相区别的重要标志。 与带有甲基分枝的烷烃相区别的重要标志。
质谱裂解机理中的特征裂解方式
质谱裂解机理中的特征裂解方式有机质谱中的裂解是极其复杂的，但是通过对其质谱裂解方式和机理的探讨研究，我们可以发现有一些特征结构裂解方式在有机质谱的裂解中是普遍存在的，是世界上的大量质谱学家通过对大量的有机质谱裂解方式进行观察、研究后的概括性总结。
所以其具有很重要的参考价值和应用价值，所以在有机质谱解析过程中，必须予以遵循，如此方能得到合理的质谱裂解方式和解析结果。
通过概括总结我们发现有机质谱中大部分化合物具有以下几种特征裂解方式：α裂解、苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA 裂解（逆狄尔斯阿尔德反应），几种特征裂解方式的强弱顺序如下：苄基裂解>α裂解、i 裂解>麦氏重排裂解、DRA 裂解>烯丙基裂解当然这种顺序不是一成不变的，随着化合物的结构发生改变，这些特征裂解方式的顺序有可能会发生改变，有机化合物质谱裂解大致可以分为两类α裂解（均裂）、β裂解，我们上面所讲的苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA 裂解都属于β裂解。
下面我们对几种特征裂解方式做以说明。
1、特征裂解方式一、α裂解α裂解是指凡具有C-X 单键基团和C=X 双键基团（其中X=C 、O 、S 、Cl 等）的有机分子，与该基团原子相连接的单键、称之为α键，在电子轰击条件下，该键很容易断裂因而称之为α断裂。
断键时成键的两个原子各自收回一个电子，这是由游离基中心引发的反应，原动力来自游离基的电子强烈配对倾向，所以α断裂属于均裂。
其裂解的机理及通式如下： I 饱和中心R 2C YR +H 2CCH2+ II 不饱和杂原子R RCY +几类化合物的α裂解 (1)H 3CCH 2OH 3H 2COH + (2)H 3CH 2C H 2CCH 3H 2COH 2CCH 3+3(3)CH 3OαO+H 2C CH 3(4)H NOCH 3O αH NO+OCH 3引发α断裂的倾向是由游离基中心给电子的能力决定的，一般来讲N>S 、O 、π、烷基>Cl 、Br>H ，同时α断裂遵循最大烷基游离基丢失的原则。
波谱分析 第五章 2质谱裂解表示法
2、质谱裂解方式
〔1〕简单裂解：只有一个共价键发生断裂.
AB
A+B
正
15
29
43 57
71
己 烷
H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
71
57
43
29
15
71 H 3C 57 H 3C
CH 2 CH 2
CH 2 CH 2
CH 2 CH 2
CH 2 CH 2
CH 3 CH 3
43 H 3C 29 H 3C 1 5 CH 3
55[M-(H2O+CH3)] 70(M-H2O) 73(M-CH3) 88(M ) M-1
20 30 40 50 60 70 80 90 m/z
α―断裂——丢失最
大烃基的可能性最大
丢失最大烃基原则
〔2>重排开裂
在共价键断裂的同时,发生有氢原子的转移.
·麦氏重排条件：
含有C=O, C=N,C=S及碳碳双键
+ CH2 – CH=CH2 +
含侧链CH的3. 芳烃,在侧链的Cα－Cβ键也发生α断裂－苄基裂解
.生成的苄基离子立即转化为更稳定的Tropyllium ion
CH2
CH3
α
－CH3
+
CH2
〔C>含有孤对电子的杂原子化合物
由于正电荷游离基优先定位于杂原子上,而引发的一系列裂 解反应.<半异裂或均裂－α断裂,异裂－ i断裂>
H
H 3 C CH 2 CH 2 C OH
H 3 C CH 2 CH 2
H C OH CH 3
m /z= 45(M -43)
CH 3 H
质谱分析-3-2
σ断裂，简单的键断裂
57 (100%)
CH3 H3C C CH3 H2 C H2 C H2 C CH3
71 (1.6%)
85 (0.2%)
43 57 (100%) (26.0%)
71 (1.6%)
对于饱和烃，取代度 愈高的碳，其σ键愈 容易被电离。 （取代度愈高的C+离 子愈稳定，因此这种 反应具有很大优势）
R
α X β Y
R
X Y
+ A
H
A， X，Y，Z一般为碳、氮，氧、硫任何一种组合。
Zγ
AH
Z
要求：不饱和π 键; γ氢
（1）麦氏重排
H Y Y
H
α
+
YH
H Y
YH
i
+
（1）麦氏重排 m/z 58
α
R=CH3,40% R=C6H5,5%
R H O R OH
i
+
R=CH3,5% R=C6H5,100%
亚稳离子的表观质量m*与m1、m2的关系是：
m*＝（m2)2/m1
式中m1为母离子的质量，m2为子离子的质量。 2. 特点： （1）亚稳离子峰峰形宽而矮小，因为在自由场区分 解的离子不能聚焦于一点； （2） 通常m/z为非整数。
3. 亚稳离子提供的结构信息
m*可提供前体离子和子离子之间的关系 例1 二异丙胺质谱在m/z22.8处有亚稳离子峰，此外有两个 强峰m/z86和m/z44，一个弱峰m/z101。m/z44离子是m/z86 离子的重排开裂产生的，因为亚稳离子峰为此种开裂历程 提供了证据。 m*=22.8 ≈442/86 = 22.5
有机质谱中的裂解反应
+ O = CH2
+
R2
α
CH2 = O
R2 + R1
α
+ OH
H
N
R2
+
+
+ OH
α
R1
H N = CH2 + R2 +
H
α
CH2
=
N +
R2 + R1
② 异裂—正电荷引发裂解—i 裂解
正电荷引发的i断裂反应：是由正电荷引发的碎裂过程，它涉及两个 电子的转移，动力来自于电荷的诱导。
R1
酮:
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
2. 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
+ CH2 > H2C CH
+
++
+
+
CH2 > CR3 >CHR2>CH2R >CH3
+ m/z = 91, tropylium H2C CH CH2 m/z = 41
② 四、五、六元环过度氢重排（自由基或正电荷引发的重排反应）
③ 逆Diels-Alder反应 (RDA) （自由基引发的重排反应）
二、有机化合物的一般裂解规律
1. 偶电子规律 OE+ ·→ OE+ ·, OE+ ·→ EE+ EE+ → EE+ , EE+ → OE + ·?
如何识别质谱图中的的OE+· ?
均裂
异裂
质谱裂解机理中的特征裂解方式
质谱裂解机理中的特征裂解方式质谱裂解是质谱分析中的重要步骤，通过对分析物分子进行裂解可以获得分子内部结构的信息。
在质谱裂解中，存在一些特征的裂解方式，包括质子迁移、α-断裂、β-断裂、γ-断裂、酯的裂解等。
下面将详细介绍这些特征的裂解方式。
质子迁移是一种常见的裂解方式，就是一个质子从一个基团迁移到另一个基团上。
质子迁移主要有质子迁移断裂和质子迁移组装两种形式。
质子迁移断裂通常发生在含氮杂环化合物中，其中一个氮原子（n）上的质子迁移到一个碳原子上，形成一种较稳定的离子。
质子迁移组装则主要发生在含氧化合物中，其中一个氧原子上的质子迁移到一个较稳定的碳原子上，形成一个酮或醛结构。
α-断裂是指分子中一个饱和碳-碳键的断裂，使得碳原子上的所有原子和电子都在一个碳原子上。
α-断裂常见于酮、醛、酸和酯等化合物中，其中一个饱和碳-碳键断裂，两个碳原子上的基团形成两个新的碳原子，形成两个离子。
β-断裂与α-断裂类似，但发生在两个相邻的饱和碳-碳键之间。
这种裂解主要发生在芳香化合物和取代的脂肪酸等中，其中两个相邻碳原子之间的饱和碳-碳键断裂，生成一个离子和一个自由基。
γ-断裂是发生在两个饱和碳-碳键之间，但比β-断裂更远的位置上。
γ-断裂主要发生在芳香化合物中，其中两个非相邻的饱和碳-碳键断裂，形成一个离子和一个自由基。
酯的裂解是指酯类化合物在质谱中发生裂解的过程。
酯类化合物经裂解后，通常会生成一个离子和一个自由基。
酯的裂解可发生在酯的酯链处，也可以发生在羧基与氧原子之间的环内。
特征的裂解方式有一定的规律性，可以通过确定裂解方式来分析化合物的结构。
不同的化合物分子结构和基团之间的相互作用，会导致特定的裂解方式的发生。
因此，对质谱裂解机理的研究可以帮助我们理解质谱数据，推测化合物的结构和碎片的生成过程。
综上所述，质谱裂解机理中存在一些特征的裂解方式，包括质子迁移、α-断裂、β-断裂、γ-断裂和酯的裂解等。
这些裂解方式在质谱中可以提供有关化合物分子内部结构和碎片生成过程的信息。
质谱裂解规律
质谱裂解规律质谱裂解是一种分析化学技术，主要用于确定物质的分子结构和化学成分。
质谱裂解规律是指在质谱仪中，分子离子经过一系列的裂解反应，从而产生一系列特征碎片离子的过程。
这些碎片离子的质荷比和相对丰度信息可以用来确定物质的结构和成分。
质谱裂解规律可以分为以下几个方面：1.双电离和质子化裂解规律：在质谱仪中，分子离子通常会与一些反应气体相互作用，从而发生裂解反应。
最常见的是质子化反应，即分子离子捕获一个质子，形成质子化分子离子。
这种质子化裂解规律适用于很多有机化合物。
2.键断裂规律：在质谱裂解过程中，分子离子中的化学键被断裂，从而形成碎片离子。
键断裂的位置和方式与化学键的性质和强度有关。
常见的键断裂方式包括α键断裂、β键断裂、γ键断裂等。
3.质荷比规律：质谱裂解所得的碎片离子的质荷比往往与原分子离子的质荷比有特定的关系。
根据质谱裂解规律，一般可以将碎片离子的质荷比与原分子离子的质荷比之间的差值称为“质量差”或“失质量”。
这种质量差可以用来确定分子中特定基团的存在。
4.离子过程规律：质谱裂解过程中，分子离子会经历一系列离子过程，例如质子迁移、质子捕获、电子捕获等。
这些离子过程的发生与分子的结构、能量以及反应条件有关，可以通过研究离子过程来推断分子的结构和成分。
5.碎片离子的相对丰度规律：在质谱裂解过程中，不同碎片离子的相对丰度可以提供有关分子的信息。
一般来说，相对丰度较高的碎片离子可能是由于分子中较稳定的基团或化学键裂解而产生的。
因此，通过分析碎片离子的相对丰度可以确定物质的结构和化学成分。
总之，质谱裂解规律是质谱分析中的重要基础知识，通过对分子离子的裂解反应、离子过程以及碎片离子的质荷比和相对丰度的研究，可以推断物质的分子结构和化学成分。
其在物质分析、化学研究等领域有着广泛的应用。
间苯二甲醚质谱裂解
间苯二甲醚质谱裂解一、引言质谱裂解技术是一种重要的分析手段，用于研究物质的分子结构和反应机理。
间苯二甲醚（DIPE）是一种常见的有机化合物，其质谱裂解行为在许多领域具有重要应用价值。
本文旨在深入探讨间苯二甲醚的质谱裂解特性、应用及未来展望。
二、质谱裂解原理质谱裂解是指分子在质谱仪中受到高能电子束或离子束的作用，发生一系列的化学键断裂和重排，形成一系列的裂解产物。
质谱裂解原理主要包括电子轰击（EI）、化学离子化（CI）和场致离子化（FI）等。
在EI模式下，分子吸收能量后发生均裂和异裂，产生碎片离子；在CI模式下，分子与反应气体发生化学反应，形成准分子离子和碎片离子；在FI模式下，利用电场加速使气体分子离子化。
这些不同的质谱裂解原理在研究有机化合物的分子结构和反应机理方面具有重要作用。
三、DIPE的质谱裂解特性间苯二甲醚的质谱裂解特性主要表现在以下几个方面：1.主产物：在EI和CI模式下，间苯二甲醚的主要裂解产物包括m/z 91、m/z 105和m/z 129等，这些产物分别对应于C7H7O、C8H9O和C10H11O等碎片离子。
这些碎片离子的形成与间苯二甲醚的分子结构和化学键的稳定性密切相关。
2.均裂与异裂：在EI模式下，间苯二甲醚分子主要发生均裂，即C-O键的断裂。
均裂产生的小碎片离子包括m/z 91和m/z 73等。
此外，间苯二甲醚还发生异裂，即C-C键的断裂，产生相应的碎片离子。
3.重排：在质谱裂解过程中，间苯二甲醚分子可能发生重排反应，形成新的碎片离子。
例如，m/z 105和m/z 129等碎片离子可能是由于重排反应产生的。
4.取代基效应：间苯二甲醚的取代基对其质谱裂解特性具有一定影响。
例如，取代基的位置和电子效应可以影响C-O键和C-C键的稳定性，从而影响碎片离子的形成和相对丰度。
四、应用与展望间苯二甲醚的质谱裂解特性在多个领域具有重要应用价值：1.有机化学研究：通过研究间苯二甲醚的质谱裂解行为，可以深入了解其分子结构和化学键的稳定性，有助于有机化学领域的反应机理研究。
质谱裂解机理中的特征裂解方式
质谱裂解机理中的特征裂解方式有机质谱中的裂解是极其复杂的，但是通过对其质谱裂解方式和机理的探讨研究，我们可以发现有一些特征结构裂解方式在有机质谱的裂解中是普遍存在的，是世界上的大量质谱学家通过对大量的有机质谱裂解方式进行观察、研究后的概括性总结。
所以其具有很重要的参考价值和应用价值，所以在有机质谱解析过程中，必须予以遵循，如此方能得到合理的质谱裂解方式和解析结果。
通过概括总结我们发现有机质谱中大部分化合物具有以下几种特征裂解方式：α裂解、苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA 裂解（逆狄尔斯阿尔德反应），几种特征裂解方式的强弱顺序如下：苄基裂解>α裂解、i 裂解>麦氏重排裂解、DRA 裂解>烯丙基裂解当然这种顺序不是一成不变的，随着化合物的结构发生改变，这些特征裂解方式的顺序有可能会发生改变，有机化合物质谱裂解大致可以分为两类α裂解（均裂）、β裂解，我们上面所讲的苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA 裂解都属于β裂解。
下面我们对几种特征裂解方式做以说明。
1、特征裂解方式一、α裂解α裂解是指凡具有C-X 单键基团和C=X 双键基团（其中X=C 、O 、S 、Cl 等）的有机分子，与该基团原子相连接的单键、称之为α键，在电子轰击条件下，该键很容易断裂因而称之为α断裂。
断键时成键的两个原子各自收回一个电子，这是由游离基中心引发的反应，原动力来自游离基的电子强烈配对倾向，所以α断裂属于均裂。
其裂解的机理及通式如下： I 饱和中心R 2C YR +H 2CCH2+ II 不饱和杂原子R RCY +几类化合物的α裂解 (1)H 3CCH 2OH 3H 2COH +(2)H 3CH 2C H 2CCH 3H 2COH 2CCH 3+CH 3(3)CH 3OO+H 2C CH 3(4)H NOCH 3O αH NO+OCH 3引发α断裂的倾向是由游离基中心给电子的能力决定的，一般来讲N>S 、O 、π、烷基>Cl 、Br>H ，同时α断裂遵循最大烷基游离基丢失的原则。
质谱裂解机理中的特征裂解方式
质谱裂解机理中的特征裂解方式有机质谱中的裂解是极其复杂的， 但是通过对其质谱裂解方式和机理的探讨研究， 我们可以发现有一些特征结构裂解方式在有机质谱的裂解中是普遍存在的， 是世界上的大量质谱学家通过对大量的有机质谱裂解方式进行观察、研究后的概括性总结。
所以其具有很重要的参考价值和应用价值，所以在有机质谱解析过程中，必须予以遵循，如此方能得到合理的质 谱裂解方式和解析结果。
通过概括总结我们发现有机质谱中大部分化合物具有以下几种特征裂解方式： a 裂解、苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、 DRA 裂解（逆狄尔斯阿尔德反应），几种特征裂解 方式的强弱顺序如下：苄基裂解 > a 裂解、i 裂解 > 麦氏重排裂解、DRA 裂解 >烯丙基裂解当然这种顺序不是一成不变的，随着化合物的结构发生改变，这些特征裂解方式的顺 序有可能会发生改变，有机化合物质谱裂解大致可以分为两类 a 裂解（均裂）、3裂解，我们上面所讲的苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、 DRA 裂解都属于3裂解。
下面我们对几种特征裂解方式做以说明。
1特征裂解方式一、a 裂解a 裂解是指凡具有 C-X 单键基团和 C=X 双键基团（其中 X=C 、O S Cl 等）的有机 分子，与该基团原子相连接的单键、 称之为a 键，在电子轰击条件下， 该键很容易断裂因而 称之为a 断裂。
断键时成键的两个原子各自收回一个电子，这是由游离基中心引发的反应， 原动力来自游离基的电子强烈配对倾向，所以 a 断裂属于均裂。
其裂解的机理及通式如下：I 饱和中心a+R —CR 2 YR----- R ・ + R 2C =YR + RYCH 2 CH 2a • +———YR + H 2C = CH 2II 不饱和杂原子几类化合物的a 裂解⑴H 3C — CH 2_OH-・CH 3 + H 2C ------------------------- OH⑵H? *+ H ? ：工H2H 3C — C O —C CH 3 ~~H 2C = O — C —CH 3 + *CH 30(------ A R ++RC 三丫H 2C —CH 3三、烯丙基裂解烯丙基裂解方式是有机化合物裂解方式中一种重要的裂解方式，烯丙基中n 电子电离能比较低，被电离后形成游离基中心， 诱导B 键断裂，生成偶电子烯丙基离子，烯丙基离子具 有共振稳定性，所以形成的离子比较稳定， 因此具有较高的竞争力， 在质谱图中表现出很高 的丰度。
质谱裂解机理中的特征裂解方式
质谱裂解机理中的特征裂解方式有机质谱中的裂解是极其复杂的，但是通过对其质谱裂解方式和机理的探讨研究，我们可以发现有一些特征结构裂解方式在有机质谱的裂解中是普遍存在的，是世界上的大量质谱学家通过对大量的有机质谱裂解方式进行观察、研究后的概括性总结。
所以其具有很重要的参考价值和应用价值，所以在有机质谱解析过程中，必须予以遵循，如此方能得到合理的质谱裂解方式和解析结果。
通过概括总结我们发现有机质谱中大部分化合物具有以下几种特征裂解方式：α裂解、苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA裂解（逆狄尔斯阿尔德反应），几种特征裂解方式的强弱顺序如下：苄基裂解>α裂解、i裂解>麦氏重排裂解、DRA裂解>烯丙基裂解当然这种顺序不是一成不变的，随着化合物的结构发生改变，这些特征裂解方式的顺序有可能会发生改变，有机化合物质谱裂解大致可以分为两类α裂解（均裂）、β裂解，我们上面所讲的苄基裂解、烯丙基裂解、麦氏重排裂解、DRA裂解都属于β裂解。
下面我们对几种特征裂解方式做以说明。
1、特征裂解方式1、α裂解α裂解是指凡具有C-X单键基团和C=X双键基团（其中X=C、O、S、Cl等）的有机分子，与该基团原子相连接的单键、称之为α键，在电子轰击条件下，该键很容易断裂因而称之为α断裂。
断键时成键的两个原子各自收回一个电子，这是由游离基中心引发的反应，原动力来自游离基的电子强烈配对倾向，所以α断裂属于均裂。
其裂解的机理及通式如下：I饱和中心II不饱和杂原子几类化合物的α裂解(1)(2)(3)(4)引发α断裂的倾向是由游离基中心给电子的能力决定的，一般来讲N>S、O、π、烷基>Cl、Br>H，同时α断裂遵循最大烷基游离基丢失的原则。
2、苄基裂解通常烷基苯、烷基吲哚、烷基萘、烷基喹啉等化合物具有苄基断裂的特征裂解方式，苄基裂解也属于α裂解。
以丙基苯为例对其裂解机理做以说明在电子的轰击下，苯环上的一对π电子被电离，游离基中心定域到苯环上，诱导α键发生断裂，形成α键的一对电子中的单电子与被电离后的π键的孤电子形成新键，失去烷基自由基，生成偶电子离子。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
质朴裂解机理的认识
摘要：综观一张质谱图，除了分子离子峰外，还可观察到极丰富的碎片离子，为进一步确定化合物的结构，提供非常重要的信息。
因此，要详细分析碎片离子的形成过程，离子与离子之间的相互关系（亲缘关系）及各种离子的丰度。
一、自由基和电荷中心引发的反应
1. 离子碎裂反应的活性中心
分子失去一个电子形成的离子M+∙是一个奇电子离子。
它的碎裂反应可能丢失一个偶电子的中性分子或奇电子的中性自由基：
M+∙ OE+∙ +N
EE+ +N∙
奇电子离子有二个活泼的反应中心，即电荷中心和自由基中心；偶电子离子只有电荷中心。
奇电子和偶电子离子均优先失去偶电子中性碎片，从而使产物离子的自旋态保持不变。
然而，分子离子也可能失去一个自由基而生成偶电子离子。
一般情况下，碎裂反应只在活性反应中心的邻近发生。
对于由活性中心引发的碎裂反应，活性中心在离子中位置的确定是非常重要的。
2. 特定位置的电离能
就电离的容易程度而言，杂原子上孤对电子 > [共轭 电子 > 电子] > σ电子。
3.自由基引发的反应(又叫 σ-断裂反应)
σ-断裂反应是由游离基中心引发的反应，一个不成对的电子与相连的原子形成一个新键，并伴随着σ原子上另一个键断裂。
因此，这种断裂通常称为“σ-断裂反应”。
在σ碎裂过程中，一个新键形成产生的能量补偿了一个键断裂时所需要的能量。
因此， σ断裂很容易发生。
实际上，它广泛存在于许多类有机物的质谱碎裂过程中。
自由基引发反应的难易程度与原子的给电子能力大小有关。
一般说来，N > S, O, , R∙ > Cl >
Br > I。
最大烷基失去规则：σ-断裂过程中，总是失去较大基团占优势，这是普遍的倾向。
4、电荷引发的反应（i-断裂反应）
i-断裂反应是由正电荷（阳离子）中心引发的，有一对电子转移，一个单键断裂并导致正电荷位置迁移的过程。
OE+∙和EE+ 都能发生i-断裂。
注意，双箭头表示一对电子的转移。
电荷引发反应的容易程度与原子的吸电子(对)能力有关。
一般来说，卤素 > O、S >> N，C。
（1）逆Diels-Alder反应(Retro-Diels-Alder)
逆Diels-Alder 反应，简写成RDA反应。
最典型的代表性模型化合物是环己烯或取代环己烯，其环中的双键 电子产生初始电荷和游离基，通过两次 〈碎裂，形成一个1，3-丁二烯OE+∙离子，并且失去一个中性分子C2H4（环己烯），电荷中心保留在原来位置；如果经过一次 〈碎裂后，再进行一个i 碎裂，将产生一个OE+∙离子，丢失中性1，3-丁二烯分子，电荷中心迁移。
无论哪种过程，都相当于逆Diels-Alder 反应:
从能量学考虑，可以推断电荷保留和电荷迁移产物离子的相对丰度。
当R = H时，丁二烯离子（m/z 54）离子占优势；而当R = C6H5时，生成苯乙烯离子（m/z 104）较为有利。
（2）置换反应（rd，displacement reaction）
由自由基引发，但重排的不是氢原子，而是一个基团。
rd 反应的特点是离子中一个键断裂的同时另一个新键生成。
从能量学观点考虑，rd反应需要的能量较低。
但要发生rd 反应，离子中各原子必须在空间上处于合适位置。
含氯或溴的正构直链烷烃常有很强的rd 反应趋势。
例如，碳数为6~ 12 的正构1-氯代烷可通过rd反应产生m/z 91 离子，为质谱图中的基峰或次强峰。
当碳链再增长时，rd反应的竞争优势显著减弱。
例如，1-氯代n-C14H29Cl 质谱图中，m/z 91离子的丰度降为29.6%。
特别是当有支链时，由于支链的空间位阻，使rd反应完全丧失竞争的优势。
（3）消除反应（re，elimination reaction）
re 反应有两个键断裂并有两个新键生成。
由自由基引发或电荷中心引发，re反应可视为官能团的重排反应，失去的是稳定的中性分子，新生成的离子比其前体离子更稳定。
甲氧基和三甲基硅基的重排是常见的re反应。
二、重排反应
在质谱中往往出现一些特定重排反应，产生的离子峰度高。
这些重排特征离子对推导分子结构很有启示作用。
1.McLafferty 重排
它是由游离基中心引发，涉及到 H转移重排，有两种类型。
麦氏重排的经典模型化合物是一个脂肪酮，如（1）式所示，其过程是 ϒ-H 带着一个电子重排到羰基氧上，与氧上一个未成对电子形成一个新键，然后由游离基引发，进行〈碎裂，导致羰基®键断裂，失去一个稳定的烯烃分子，形成一个奇电子离子。
总结果是两个键断裂及两个新键形成。
此过程形成的是奇电子离子，电荷保留在原位置上。
另一个过程是 ϒ-H重排后，进行i-断裂，形成一个电荷位置转移的奇电子离子及失去一个稳定的分子。
对于同一个化合物而言，是电荷保留的产物强度更大，还是电荷转移的产物强度更大？应该由反应前化合物结构及产物离子结构稳定性决定，有时可能观察到两个丰度不同的产物，有时只观察到其中的一个产物。
分子中存在 键（双键、苯等），又能形成六元环过渡态的化合物都能发生麦氏重排。
这类化合物包括几乎所有含有不饱和官能团化合物，如醛（酮）、酸、酯、烯烃、烷基苯等。
2．其他氢重排
氢重排在有机质谱中非常普遍，不仅有上述六元环过渡态，也有四元环过渡态及七元环过渡态、八元环过渡态等。
在奇电子离子中发生氢重排可以通过游离基引发，偶电子离子则是通过正电荷中心引发；氢重排之后的后续反应可以是 〈碎裂，也可以是i 碎裂。
（1）电荷诱导的重排
（2）两个氢的重排反应–“ McLafferty + 1”重排
结语：通过认识理解质谱裂解机理，对于质谱中出现的离子有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子－分子相互作用产生的离子更好的认识与理解。
综合分析这些离子，可以获得化合物的分子量、化学结构、裂解规律和由单分子分解形成的某些离子间存在的某种相互关系等信息。
参考文献
[1]吴莉.电感耦合等离子体—质谱/发射光谱法测定生物样品、中药及水样中的微痕量元素[D]. 四川大学，2007
[2]何艺桦.基于CCD的小型光谱分析仪器与化学发光新技术[D]. 四川大学，2007
[3]张胜帮，张学俊，郭玉生. ICP-AES法测定中药中钙[J]光谱学与光谱分析，2004，(10).
[4]庄美华，朱辉忠，蔡伟星，葛振祥. 应用ICP-MS分析汽油中微量的砷、汞、铅[J]分析测试技术与仪器，2005，(04).
[5]陶冠红，藤川阳子. 激光熔蚀-电感耦合等离子体质谱法测定底泥沉积物中的总汞[J]光谱学与光谱分析，2004，(09).。