有机质谱中离子的类型
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表中丰度%是以丰度最大的轻质同位素为100%计算而得 。
同位素离子峰的强度比与同位素的自然丰度比是 强比是相当的,通过M,M+1,M+2的峰强度比 值,可以容易的判断化合物中是否含有这些元素 和元素的数目。 例如:12C和13C,两者自然丰度只比为100:1.11, 如果由12C组成的化合物相对分子质量为M,那 么由13C组成的同一化合物的相对分子质量为 M+1,同一个化合物生成的分子离子就会有质量 为M和M+1的两3;b)n求出, a为轻同位素的丰度,b为重同位素的 丰度比,n为同位素的个数。
上述含2个氯为例,n=2,a=3,b=1 (a+b)2=a2+2ab+b2 =9+6+1 离子峰强度之比为9:6:1 如果知道了同位素元素的个数,可以推测同 位素离子强度之比,同理,知道了各同位素 离子强度之比,可以估计出元素的个数。
如果化合物含有一个C则(M+1)+离子峰的强度 为M+离子峰强度的1.11%;如果含有两个C强 度比为2.22%,以此类推可以估计出C的个数。 氯元素有两中同位素35Cl和37Cl,自然丰度之 比为100:32.50,或近似为3:1。 分子中含有一个Cl,若35Cl为M,则37Cl为 M+2,离子强度之比近似为3:1。 如果分子中有两个Cl,其组成方式为 35Cl35Cl ,35Cl37Cl ,37Cl37Cl ,分子离子的 相对质量分别为M, M+2, M+4。
4.亚稳定离子
定义:离子离开离子源到达离子收集器之 前,在飞行途中可能还会发生进一步裂解 或动能降低的情况,这种低质量或低能量 的离子称为亚稳离子。 亚稳离子峰出现在正常离子峰的左边,峰 形宽且强度弱,通常m/z为非整数。亚 稳定离子主要研究裂解机理。
5.同位素离子
定义:组成化合物的一些重要元素如C、H、 O、N等都具有同位素。元素的重同位素通 常比轻同位素重1、2个原子质量单位,因 此,在分子离子峰右边1~2个原子单位处, 常出现含重同位素的分子离子峰,称为同 位素离子峰,用M+1、M+2等表示。 同位素离子峰 有机化合物一般由C、H、O、N、S、Cl 及Br等元素组成,它的同位素丰度比如下 表所示:
2.准分子离子
定义:准分子离子是指与分子存在简单关 系的离子,通过它可以确定化合物的相对 分子质量。 例如(M+H)+或者(M-H)+ (M+Na)+(M+K)+(M+X)+
3.碎片离子
定义:碎片离子是由于离子源的能量过高, 是分子离子化学键断裂产生的质量数较低 的碎片。 相应的质谱峰称为碎片离子峰,位于分子 离子峰的左侧。 分子的碎裂过程与其结构密切相关,利用 碎片离子有助于推断分子结构。
麦式重排条件: 麦式重排条件: 当分子中含有C=X C=X( 基团, 当分子中含有C=X(X为O,N,S,C)基团,与该基 团相连的链上有3个以上的碳原子,而且γ 上要有H 团相连的链上有3个以上的碳原子,而且γ-C上要有H。 离子分裂时γ 向缺失电子的X原子转移,同时β键断裂。 离子分裂时γ-H向缺失电子的X原子转移,同时β键断裂。 可以发生这类重排的化合物有: 可以发生这类重排的化合物有:酮、醛、酸、醋和其 它含羰基的化合物, O,> ,>S O的化合物以及烯 它含羰基的化合物,含P = O,>S = O的化合物以及烯 烃类和苯类化合物等。发生这类重排所需的结构特征是 烃类和苯类化合物等。 分子中有一个双键以及在γ位置上有氢原子。( 。(举例脂肪 分子中有一个双键以及在γ位置上有氢原子。(举例脂肪 酸甲酯) 酸甲酯)
常见碎片离子
分子离子峰的强度和化合物的结构有关。结 构稳定的化合物,分子离子峰强;结构稳定 性差的化合物,分子离子峰弱。 分子离子峰强弱的大致顺序是: 芳香族化合物>共轭烯烃>环指化合物>直链 烷烃>硫醇>酮>醛>胺>酯>醚>羧酸> 多分支烃类>醇 分子离子的质量就是化合物的相对分子质量, 分子离子的强度(相对丰度)与化合物的类 型相关,因此分子离子峰的识别在化合物质 谱的解析中具有特殊的地位。
分子离子峰有下列特点:
(1)分子离子是带单电荷的自由基离子,这种带有未成 对电子的离子称为奇电子离子。 (2)分子离子峰出现在质谱图中的质量最高端,存在同 位素峰或不出现分子离子峰时例外。 (3)能够通过合理丢失中性分子或碎片离子得到高质量 区的重要离子。举例 (4)分子离子的质量数符合氮规律。 只含CHO的化合物,分子离子峰的质量数为偶数 含有CHON的化合物,含奇数个N,质量数为奇数 含偶数个N,质量数为偶数
有机质谱中离子的主要类型有: 分子离子,准分子离子,碎片离子, 亚稳定离子,同位素离子,重排离 子和多电荷离子。每种离子的质谱 峰在质谱解析中各有用途。
1.分子离子
定义:化合物分子经电子轰击失去一个电子 形成的正电离子成为分子离子或母离子。 M + e→M+.+2e → 相应的质谱峰称为分子离子峰或者母蜂。 分子离子的质荷比(m/z)值就是它的相对 分子质量。
6.重排离子
定义:分子离子裂解为碎片离子时, 定义:分子离子裂解为碎片离子时,有些碎片离子不 是简单的化学键断裂产生的, 是简单的化学键断裂产生的,而是发生分子内原子或 基团的重拍,这种特殊的碎片离子称为重排离子 重排离子。 基团的重拍,这种特殊的碎片离子称为重排离子。 质谱图上相应的峰为重排离子峰 重排离子峰。 质谱图上相应的峰为重排离子峰。转移的基团常常是 氢原子重排的类型很多,其中最常见的一种是麦氏重 氢原子重排的类型很多,其中最常见的一种是麦氏重 这种重排形式可以归纳如下: 排。这种重排形式可以归纳如下:
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