第六章质谱图分析 6.1确定分子量和元素组成式 6.1.1由EI谱确定分子量 在EI谱中,分子离子峰在数值上等于分子量。 分子离子峰M的判别 1)最大质量数的峰可能是分子离子峰。当最大 质量端存在同位素峰簇时,应按有关原则寻找。 2)和低质量离子的关系: (1)合理的中性碎片(小分子或自由基)的丢失。 M-3到M-13、M-20到M-25之内不可能有峰。 (2)分子离子应具有最完全的元素组成。 (3)多电荷离子按电荷修正后所得到的质量数应小 于或等于分子离子质量数
第六章 质谱图分析 分子离子峰M +的判别： 1）最大质量数的峰可能是分子离子峰。当最大 质量端存在同位素峰簇时，应按有关原则寻找。 6.1 确定分子量和元素组成式 6.1.1 由EI谱确定分子量 在EI谱中，分子离子峰在数值上等于分子量。 2）和低质量离子的关系： (1) 合理的中性碎片（小分子或自由基）的丢失。 M-3到M-13、M-20到M-25之内不可能有峰。 (2) 分子离子应具有最完全的元素组成。 (3) 多电荷离子按电荷修正后所得到的质量数应小 于或等于分子离子质量数
3)应用氮规则 当化合物不含氮或含偶数个氮时,其分子量为偶数; 当化合物含奇数个氮时,其分子量为奇数 4)分子离子峰的强度和化合物的结构类型密切相关。 1)芳香化合物>共轭多烯>脂环化合物>短直链烷烃> 某些含硫化合物。通常给出较强的分子离子峰。 (2)直链的酮、酯、醛、酰胺、醚、卤化物等通常显 分子离子峰 (3)脂肪族且分子量较大的醇、胺、亚硝酸酯、硝酸 酯等化合物及高分支链的化合物通常没有分子离子峰。 5)M峰和M+H峰或峰M∏的判别。 醚、酯、胺、酰胺、氰化物、氨基酸酯、胺醇等可能 有较强的M+H峰,芳醛、某些醇或某些氮化物可能有 较强的MH峰
3）应用氮规则 当化合物不含氮或含偶数个氮时，其分子量为偶数； 当化合物含奇数个氮时，其分子量为奇数。 4）分子离子峰的强度和化合物的结构类型密切相关。 (1) 芳香化合物共轭多烯脂环化合物短直链烷烃 某些含硫化合物。通常给出较强的分子离子峰。 (2) 直链的酮、酯、醛、酰胺、醚、卤化物等通常显 示分子离子峰。 (3) 脂肪族且分子量较大的醇、胺、亚硝酸酯、硝酸 酯等化合物及高分支链的化合物通常没有分子离子峰。 5）M +峰和M+H +峰或峰M-H +的判别。 醚、酯、胺、酰胺、氰化物、氨基酸酯、胺醇等可能 有较强的M+H +峰，芳醛、某些醇或某些氮化物可能有 较强的M-H +峰
判别分子离子峰时的困难: (1)样品不气化,或气化分解,或在电离时无完整分子结 构,因而无分子离子峰。 (2)样品中的杂质在高质量端出峰,特别是当杂质易挥发 或其分子离子稳定时,干扰很大 (3)分子离子峰存在于同位素峰簇之中。 (4)往往同时存在MH或M,如何从中辨别出M 当EI谱中未出现分子离子峰时: (1)降低电子能量(通常为70eV)。 (2)样品化合物衍生化。 (3)采用软电离技术
判别分子离子峰时的困难： (1) 样品不气化，或气化分解，或在电离时无完整分子结 构，因而无分子离子峰。 (2) 样品中的杂质在高质量端出峰，特别是当杂质易挥发 或其分子离子稳定时，干扰很大。 (3) 分子离子峰存在于同位素峰簇之中。 (4) 往往同时存在M+H +或M-H +，如何从中辨别出M + 。 当EI谱中未出现分子离子峰时： (1) 降低电子能量（通常为70eV）。 (2) 样品化合物衍生化。 (3) 采用软电离技术
100 b 60 100 100 Mass Mass spectrum of ethyl acetate as a function of electron energy
Mass spectrum of ethyl acetate as a function of electron energy
612由ES谱多电荷离子峰簇求分子量 对于高分子量的化合物,它们通过ESI,得到多电荷离 子形成的峰簇。 当ESI时,样品分子(分子量为M)会与n个带电质点 (当低pH值时,为H,其质量为X=1)相结合,在ESI 谱上,离子的“表观”质荷比米M+nXm n Z 任取相邻二峰,有n2=n1+1(左边的峰对应n2),则: M+nx M+nX 可求得: m-X M=n1(m1-X)
6.1.2 由ESI谱多电荷离子峰簇求分子量 对于高分子量的化合物，它们通过ESI，得到多电荷离 子形成的峰簇。 当ESI时，样品分子（分子量为M）会与n个带电质点 （当低pH值时，为H+，其质量为X=1）相结合，在ESI 谱上，离子的“表观”质荷比为： z m n M nX = + 任取相邻二峰，有n2=n1+1 (左边的峰对应n2），则： 2 2 2 1 1 1 m n M n X m , n M n X = + = + 可求得： , M n (m X) m m m X n 1 1 1 2 2 1 = − − − =
14+ 13+ 12 15 16 11+ 10+ 十 8025 8000 9000 10000 11000 12000 m/z ESI mass spectrum of a protein, cytochrome c, molecular weight approximately 12360Da), examined (a) at low resolution and(b) at high resolution over a narrow range
ESI mass spectrum of a protein, cytochrome c, (molecular weight approximately 12360Da), examined (a) at low resolution and (b) at high resolution over a narrow range
613解析软电离的谱图得到分子量 正离子谱稍复杂,解析时注意以下几点: 1)正离子谱较易产生MH。 2)当MH,[M不能判断时,根据软电离条件, 常可找出分子量。(如CI,甲烷为反应气体时,往往生 成[M+C2H5],IM+C3H5) 3)对于较高分子量的样品,可能同时生成M田, IM+2H,[M+3H等。 6.1.4由高分辨质谱数据确定分子式 615峰匹配法( peak matching
6.1.3 解析软电离的谱图得到分子量 正离子谱稍复杂，解析时注意以下几点： 1）正离子谱较易产生[M+H]+ 。 2）当[M+H]+ ，[M-H]+不能判断时，根据软电离条件， 常可找出分子量。（如CI，甲烷为反应气体时，往往生 成[M+C2H5 ] + ，[M+C3H5 ] + ） 3）对于较高分子量的样品，可能同时生成[M+H]+ ， [M+2H]2+ ， [M+3H]3+ 等。 6.1.4 由高分辨质谱数据确定分子式 6.1.5 峰匹配法（peak matching）
Some cI reagent gases and reagent lons Reagent Gas Reagent lon Analyte lon H (M+H) CH CHs, C2Hs,(M+), M+C2H5) (M+C3H5) 10 9 (M+H),(M+C4H) NH3 NH4 (M+H), M+ NH4) NH3/CH4 NH4 (M+H) CHrONO/CHCHO (M-H NF3 F (M-H)
Some CI Reagent Gases and Reagent Ions Reagent Gas Reagent Ion Analyte Ion H2 H3 + (M+H)+ CH4 CH5 + , C2H5 + , (M+H)+ , (M+ C2H5 ) + , C3H5 + (M+ C3H5 ) + i-C4H10 C4H9 + (M+H)+ , (M+ C4H9 ) + NH3 NH4 + (M+H)+ , (M+ NH4 ) + NH3 /CH4 NH4 + (M+H)+ CH3ONO/CH4 CH3O - (M-H)- NF3 F - (M-H)-
Mass spectrum(Cn) Mass spectrum(E】) 149 sv< 148 (M+ C,H9) 51 105 71 红u 80100120140160180200220240 406080100120140160180200 m/z m/z CI(with isobutane as the reagent gas )and el mass spectra of ChS CH2 CH, CH2 CH,CH3
(M+ C4H9 ) + CI(with isobutane as the reagent gas) and EI mass spectra of C6H5CH2CH2CH2CH2CH3
61.6用低分辨质谱数据推测未知物元素组成 1)利用元素分析数据求元素组成。 2)利用碳谱、氢谱数据。 3)利用同位素峰簇 有机化合物中的常见元素通常不只含一种同位素,因此 分子离子峰或碎片离子一般都以同位素峰簇的形式存在。 设某一元素有两种同位素,在某化合物中含有m个该元 素的原子,则分子离子同位素峰簇各峰的相对强度为: (a+b)=a+mab+ m(m m(m-1)…(m-k+ m-kbk a 式中a为轻同位素的相对丰度; b为重同位素的相对丰度
6.1.6 用低分辨质谱数据推测未知物元素组成 1）利用元素分析数据求元素组成。 2）利用碳谱、氢谱数据。 3）利用同位素峰簇 有机化合物中的常见元素通常不只含一种同位素，因此 分子离子峰或碎片离子一般都以同位素峰簇的形式存在。 设某一元素有两种同位素，在某化合物中含有m个该元 素的原子，则分子离子同位素峰簇各峰的相对强度为： m m m 1 m 2 2 m k k m a b b k! m(m 1) (m k 1) a b 2! m(m 1) (a b) a ma b ++ − − + ++ − + = + + − − − 式中 a为轻同位素的相对丰度； b为重同位素的相对丰度