质谱解析入门-基本规律
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环加双键值 = (2x+2+z-y)/2 • 根据环加双键值可推测化合物类型。
质谱解析入门－基本规律
同位素峰
同位素丰度的分布可帮助判断峰的元素组成。对于大气压下电离，方法如下： 1、获取准分子离子峰 2、找到单同位素峰 3、推断元素个数
优先考虑A+2型元素存在的可能性，因A+2峰受A+1元素的影响较小，A+2元素同位素的自然丰度 也较高，容易判断，尤其是氯和溴。
为了解释互补离子an-Bn和wn的形成，提出了几种裂解途径，例如：
上述裂解途径中首先通过1，2消除丢失碱基。这一消除可能是由于分子间的碱催化产生的（3’磷酸酯基的带 负电的氧原子）。然后，由这一中间体通过磷酸二酯基的3’C-O键的开裂产生an-Bn和wn碎片。
寡糖产生的离子的命名
电荷保留在非还原端的碎片称A、B、C，而电荷保留在还原端的碎片称X、Y、Z
O
COOH
S
N
N C CH3பைடு நூலகம்
HO
O
样品的色谱图
样品的TIC图（ESI+）
主成分质谱图
In te n .(x1 0 0 ,0 0 0 ) 6 .0
5 .0
4 .0
3 .0
2 .0
1 .0
0 .0 50
100
150
200
2 8 9 .1 0 3 2 7 .0 5 3 5 2 .1 5
3 1 1 .1 0
有利去质子（生成负离子）
生物分子质谱的解析
生物分子：肽、寡核苷酸和寡糖 生物分子的分子离子的裂解，遵循偶电子离子的裂解规律 肽、糖和核苷酸离子具有其特定的裂解途径，产生的碎片离子有其特定的命名
肽产生的离子的命名
寡核苷酸产生的离子的命名
磷酸二酯键的4种可能的裂解产生8种离子，含5’-OH的离子称an 、bn 、cn和dn而含3’-OH的离子称wn 、xn 、yn和zn。下 标n指示其裂解位置。碱基的进一步丢失用括号表示，如a3-B3（A）表示键的开裂发生在3位的磷酸二酯基的核糖碳 原子和氧原子之间并在同一位置进一步丢失了腺苷碱基。
• 偶电子离子：含有奇数氮的偶电子离子的质荷比为偶数；含有偶数氮的偶电子离子的 质荷比为奇数。
质谱解析入门－基本规律
• 环加双键值
• 分子中双键的数目和环数的总和就是该分子的环加双键值，也称为不饱和度。 • 从分子式CxHyNzOn可计算出环加双键值（若有Si或P，则Si的数目应加到C的
数目x，P的数目应加到N的数目z）。若该分子为全饱和而且无环，H的数目 应为2x+2+z，而实际H的数目为y，因此该分子的环加双键值应为：
• 通常大气压下电离产生的都是准分子离子，属于偶电子离子。
质谱解析入门－基本规律
• 氮规则
• 不含氮的有机物：分子量为偶数 • 含氮的有机物
• 分子量(单同位素)含有奇数氮的有机物，其分子量为奇数；含有偶数氮的有机物，其分 子量为偶数。
• 奇电子离子：含有奇数氮的奇电子离子的质荷比为奇数；含有偶数氮的奇电子离子的 质荷比为偶数。
质谱解析入门
质谱解析入门－基本规律
• 质谱解析的基本规律
• 奇电子离子和偶电子离子 • 氮规则 • 环加双键值 • 同位素峰
• 低分辨液质联用仪质谱图解析基本步骤
质谱解析入门－基本规律
• 奇电子离子和偶电子离子
• 奇电子离子：含有一个未成对电子的离子 • 偶电子离子：不含未成对电子(即电子全配对)的离子 • 奇电子离子碎裂可产生奇电子碎片离子或偶电子碎片离子 • 偶电子离子碎裂产生偶电子碎片离子是有利的
H
O
H O
H O
H
O H
H O
+ H2O
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
3、 环状离子断裂两个键，电荷保留
4、两个键的断裂，伴随着重排
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
OH
HH
R
C
O
R
酯类经过类似的反应生成相当于质子化酸的碎片离子。
OH
C
OH +
H H2C N
H R
H H2C N
H R
H3C
0.00 280.0
282.5
284.1 285.0
289.1
288.2 287.5
形成B、Y的机制
形成A、X的机制
黄酮苷产生的离子的命名
质谱解析实例
• 实例一.有机小分子的定性确证及杂质推断 • 实例二.蛋白质分子量的计算
实例一.合成有机小分子化合物定性确证
已知样品主成分为氨基硫化合物，其分子式C11H16N2SO5， 分子量288.32，准确质量数288.08，结构式如下图所示:
250
300
350
400
450
m /z
目标峰质谱图中的m/z=289.10为[M+H]+，m/z=311.10为[M+Na]+，m/z=327.05 为[M+K]+，m/z=352.15为[M+Na+CH3CN]+。
同位素丰度
Inten.(x1,000,000) 1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
• 未知化合物的质谱解析
• 找到准分子离子峰和加合离子峰 • 推断出单同位素分子量 • 根据同位素丰度、氮规则等推断元素个数 • 根据环加双键值、碎片离子和其他已知信息推断结构 • 高分辨质谱、核磁共振确证
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
• 常见的偶电子离子裂解反应： 邻近带电位点的键的裂解，伴随电荷转移并丢失一稳定的小分子
然后再判断A+1元素，可根据其与A峰的强度比，大致判断A+1元素的种类和所含个数。 4、给出可能的分子式
质谱解析入门－基本步骤
• 已知分子式化合物的定性确证
• 判断准分子离子峰：正离子模式[M+H]+；负离子模式[M-H]• 判断加合离子峰：正离子模式加钠，加钾等；负离子模式加氯等 • 判断同位素丰度与理论值是否吻合
• 偶电子离子裂解反应服从宇称规律，一个偶电子离子产生另一偶电 子离子及中性碎片
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
1、单键裂解伴随电荷的迁移
CH3-CH2-OH2+ → CH3-CH2+ + H2O
2、键的裂解伴随环化及电荷的迁移
如果杂原子处于适当的位置，易于发生环化反应，则产物离子的强度较高
H
H
N CH2 + R
如烃链较长，通过六元环的γ位氢重排为优势过程，这是发生在偶电子离子上的Mclafferty重排
有利于质子化（生成正离子）
R
NH2
H
R N R'
R2
PH
R2
R2
OH
R2
R2
OR' R
R COOH
PH3 SH CO
R
SO3H RPO3H
少数情况，偶电子离子产生奇电子离子， 巨大的π系统离子
质谱解析入门－基本规律
同位素峰
同位素丰度的分布可帮助判断峰的元素组成。对于大气压下电离，方法如下： 1、获取准分子离子峰 2、找到单同位素峰 3、推断元素个数
优先考虑A+2型元素存在的可能性，因A+2峰受A+1元素的影响较小，A+2元素同位素的自然丰度 也较高，容易判断，尤其是氯和溴。
为了解释互补离子an-Bn和wn的形成，提出了几种裂解途径，例如：
上述裂解途径中首先通过1，2消除丢失碱基。这一消除可能是由于分子间的碱催化产生的（3’磷酸酯基的带 负电的氧原子）。然后，由这一中间体通过磷酸二酯基的3’C-O键的开裂产生an-Bn和wn碎片。
寡糖产生的离子的命名
电荷保留在非还原端的碎片称A、B、C，而电荷保留在还原端的碎片称X、Y、Z
O
COOH
S
N
N C CH3பைடு நூலகம்
HO
O
样品的色谱图
样品的TIC图（ESI+）
主成分质谱图
In te n .(x1 0 0 ,0 0 0 ) 6 .0
5 .0
4 .0
3 .0
2 .0
1 .0
0 .0 50
100
150
200
2 8 9 .1 0 3 2 7 .0 5 3 5 2 .1 5
3 1 1 .1 0
有利去质子（生成负离子）
生物分子质谱的解析
生物分子：肽、寡核苷酸和寡糖 生物分子的分子离子的裂解，遵循偶电子离子的裂解规律 肽、糖和核苷酸离子具有其特定的裂解途径，产生的碎片离子有其特定的命名
肽产生的离子的命名
寡核苷酸产生的离子的命名
磷酸二酯键的4种可能的裂解产生8种离子，含5’-OH的离子称an 、bn 、cn和dn而含3’-OH的离子称wn 、xn 、yn和zn。下 标n指示其裂解位置。碱基的进一步丢失用括号表示，如a3-B3（A）表示键的开裂发生在3位的磷酸二酯基的核糖碳 原子和氧原子之间并在同一位置进一步丢失了腺苷碱基。
• 偶电子离子：含有奇数氮的偶电子离子的质荷比为偶数；含有偶数氮的偶电子离子的 质荷比为奇数。
质谱解析入门－基本规律
• 环加双键值
• 分子中双键的数目和环数的总和就是该分子的环加双键值，也称为不饱和度。 • 从分子式CxHyNzOn可计算出环加双键值（若有Si或P，则Si的数目应加到C的
数目x，P的数目应加到N的数目z）。若该分子为全饱和而且无环，H的数目 应为2x+2+z，而实际H的数目为y，因此该分子的环加双键值应为：
• 通常大气压下电离产生的都是准分子离子，属于偶电子离子。
质谱解析入门－基本规律
• 氮规则
• 不含氮的有机物：分子量为偶数 • 含氮的有机物
• 分子量(单同位素)含有奇数氮的有机物，其分子量为奇数；含有偶数氮的有机物，其分 子量为偶数。
• 奇电子离子：含有奇数氮的奇电子离子的质荷比为奇数；含有偶数氮的奇电子离子的 质荷比为偶数。
质谱解析入门
质谱解析入门－基本规律
• 质谱解析的基本规律
• 奇电子离子和偶电子离子 • 氮规则 • 环加双键值 • 同位素峰
• 低分辨液质联用仪质谱图解析基本步骤
质谱解析入门－基本规律
• 奇电子离子和偶电子离子
• 奇电子离子：含有一个未成对电子的离子 • 偶电子离子：不含未成对电子(即电子全配对)的离子 • 奇电子离子碎裂可产生奇电子碎片离子或偶电子碎片离子 • 偶电子离子碎裂产生偶电子碎片离子是有利的
H
O
H O
H O
H
O H
H O
+ H2O
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
3、 环状离子断裂两个键，电荷保留
4、两个键的断裂，伴随着重排
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
OH
HH
R
C
O
R
酯类经过类似的反应生成相当于质子化酸的碎片离子。
OH
C
OH +
H H2C N
H R
H H2C N
H R
H3C
0.00 280.0
282.5
284.1 285.0
289.1
288.2 287.5
形成B、Y的机制
形成A、X的机制
黄酮苷产生的离子的命名
质谱解析实例
• 实例一.有机小分子的定性确证及杂质推断 • 实例二.蛋白质分子量的计算
实例一.合成有机小分子化合物定性确证
已知样品主成分为氨基硫化合物，其分子式C11H16N2SO5， 分子量288.32，准确质量数288.08，结构式如下图所示:
250
300
350
400
450
m /z
目标峰质谱图中的m/z=289.10为[M+H]+，m/z=311.10为[M+Na]+，m/z=327.05 为[M+K]+，m/z=352.15为[M+Na+CH3CN]+。
同位素丰度
Inten.(x1,000,000) 1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
• 未知化合物的质谱解析
• 找到准分子离子峰和加合离子峰 • 推断出单同位素分子量 • 根据同位素丰度、氮规则等推断元素个数 • 根据环加双键值、碎片离子和其他已知信息推断结构 • 高分辨质谱、核磁共振确证
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
• 常见的偶电子离子裂解反应： 邻近带电位点的键的裂解，伴随电荷转移并丢失一稳定的小分子
然后再判断A+1元素，可根据其与A峰的强度比，大致判断A+1元素的种类和所含个数。 4、给出可能的分子式
质谱解析入门－基本步骤
• 已知分子式化合物的定性确证
• 判断准分子离子峰：正离子模式[M+H]+；负离子模式[M-H]• 判断加合离子峰：正离子模式加钠，加钾等；负离子模式加氯等 • 判断同位素丰度与理论值是否吻合
• 偶电子离子裂解反应服从宇称规律，一个偶电子离子产生另一偶电 子离子及中性碎片
质谱解析 -基本的偶电子离子裂解反应
1、单键裂解伴随电荷的迁移
CH3-CH2-OH2+ → CH3-CH2+ + H2O
2、键的裂解伴随环化及电荷的迁移
如果杂原子处于适当的位置，易于发生环化反应，则产物离子的强度较高
H
H
N CH2 + R
如烃链较长，通过六元环的γ位氢重排为优势过程，这是发生在偶电子离子上的Mclafferty重排
有利于质子化（生成正离子）
R
NH2
H
R N R'
R2
PH
R2
R2
OH
R2
R2
OR' R
R COOH
PH3 SH CO
R
SO3H RPO3H
少数情况，偶电子离子产生奇电子离子， 巨大的π系统离子