1、2020/10/161 第四章质谱法第四章质谱法 质谱：是把带电荷的分子或经一定方式裂解形成质谱：是把带电荷的分子或经一定方式裂解形成的碎片离子按照质荷比大小排列而成的图谱。的碎片离子按照质荷比大小排列而成的图谱。质谱法：是根据质谱图提供的信息，进行有机化质谱法：是根据质谱图提供的信息，进行有机化合物及无机化合物定性和定量分析、化合物的结构分合物及无机化合物定性和定量分析、化合物的结构分析等的方法。分子量、分子式及所含结构单元、推测析等的方法。分子量、分子式及所含结构单元、推测出分子结构。出分子结构。2020/10/162 第一节质谱法的基本原理和质谱仪第一节质谱法的基本原理和质谱仪2020/
2、10/163单聚焦质谱仪示意图单聚焦质谱仪示意图。e-+-+。阴极阳极狭缝容器A放大器记录仪磁体收集狭缝D电子倍增管泵样品探针E狭缝B控制器相对强度质荷比加速电位推斥电位一、质谱的基本原理一、质谱的基本原理m/z=Bm/z=B2 2r re e/2V/2V2020/10/1640 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100M+1M+2基峰基峰分子离子峰分子离子峰CH3(分子量分子量92)2020/10/165（一）真空系统（一）真空系统保证质谱中裂解反应发生的是单分子反应。保证质谱中裂解反应发生的是单分子反应。（二）样品导入系统（二）样品导入系统 是质谱仪的进样系统，作用是高
3、效重复地将样品是质谱仪的进样系统，作用是高效重复地将样品引入到离子源中并且不能造成真空度的降低。引入到离子源中并且不能造成真空度的降低。间接式进样、直接探针进样、色谱联用进样系统。间接式进样、直接探针进样、色谱联用进样系统。（三）离子源又称电离室（三）离子源又称电离室 将进样系统引入的气态样品分子转化成离子，将进样系统引入的气态样品分子转化成离子，并使其具有一定的能量后，进入质量分析器。并使其具有一定的能量后，进入质量分析器。在离子源中，样品分子离子化方法有多种：在离子源中，样品分子离子化方法有多种：2020/10/1661 1、电子轰击电离（、电子轰击电离（EIEI）,又称电子电离又称电子电
4、离MMMM+F+.M+F+F+e-e-e-e-e-e-S NS NMSVacc离子排斥电极离子排斥电极磁体磁体阴极阴极电子接收电子接收离子聚焦离子聚焦M+.分子离子分子离子碎片离子及亚稳离子碎片离子及亚稳离子2020/10/167电子轰击电离（电子轰击电离（EIEI）的优点：）的优点：有较多的与结构密切相关的碎片，对推测未知有较多的与结构密切相关的碎片，对推测未知化合物结构具有重要意义。图谱重现性好、便于利化合物结构具有重要意义。图谱重现性好、便于利用数据库实现计算机检索及图谱对比。用数据库实现计算机检索及图谱对比。1 1）试样分子稳定性不高时，分子离子峰难以获）试样分子稳定性不高时，分子离子
5、峰难以获得，丰度较低或难以测得分子离子峰。得，丰度较低或难以测得分子离子峰。电子轰击电离（电子轰击电离（EIEI）的缺点：）的缺点：2 2）不能气化的试样分子或热不稳定试样，无法）不能气化的试样分子或热不稳定试样，无法获得分子离子峰。获得分子离子峰。1 1、电子轰击电离（、电子轰击电离（EIEI）,又称电子电离又称电子电离2020/10/168CHCH4 4+e CH+e CH4 4.+2e.+2e CHCH4 4.+CH.+CH4 4 CH CH5 5+CH+CH3 3CHCH5 5+M CH+M CH4 4 +MH +MH+化学电离时，试样分子的电离是经过离子化学电离时，试样分子的电离是经
6、过离子-分分子反应而完成的。子反应而完成的。+X X-+M M-H+M M-H-+HX +HX 化学电离法，生成的最大化学电离法，生成的最大m/zm/z的峰不是分子离的峰不是分子离子峰子峰,而是而是(M+H)(M+H)或或(M-H)(M-H)峰或其它峰峰或其它峰,这些峰被称这些峰被称为准分子离子峰为准分子离子峰,在计算分子量时在计算分子量时,应注意这一点应注意这一点.2020/10/169ArAr+(高动能高动能)+Ar()+Ar(热运动的热运动的)Ar(Ar(高动能高动能)+Ar)+Ar+(热运动的热运动的)进入质量分析器进入质量分析器MMMMMMMH+MH+MXe探头探头=基质表面的分子基
7、质表面的分子快原子快原子溶解于基质中的试样溶解于基质中的试样不锈钢靶不锈钢靶FAB-MSFAB-MS的离子源的离子源特点特点:FAB FAB质谱不仅出强质谱不仅出强的准分子离子峰，还产的准分子离子峰，还产生大量碎片离子，这些生大量碎片离子，这些碎片离子峰碎片离子峰 对测定样品对测定样品的结构是很有用的。的结构是很有用的。2020/10/1610 把试样与基质制成共结晶体把试样与基质制成共结晶体,用激光聚焦于试样表用激光聚焦于试样表面面,使试样由凝聚相解吸而形成离子使试样由凝聚相解吸而形成离子.+脉冲激光脉冲激光TOFTOF质量分析器质量分析器与基质共结晶的样品与基质共结晶的样品离子离子30,0
8、00V 30,000V 特点特点:通常产生通常产生M+HM+H+、M+NaM+Na+、M+KM+K+、M+M+峰。峰。使一些难电离的试样电离，使一些难电离的试样电离，且无明显的碎裂，得到完整的被且无明显的碎裂，得到完整的被分析物的分子电离产物，分析物的分子电离产物，2020/10/16111 1）速电喷雾电离）速电喷雾电离(ESI)(ESI)热的热的N N2 2真空度增加真空度增加常压区常压区干燥的氮气干燥的氮气高度真空区高度真空区ToTo质量分析器质量分析器真空泵真空泵喷雾喷雾3.5KV3.5KV+-+-+-+-+-+溶剂与试样溶剂与试样大的带电荷液滴大的带电荷液滴浓缩带电液滴浓缩带电液滴干
9、燥干燥,气态离子气态离子样品管路样品管路2 2-3 3+电喷雾试样的电离过程电喷雾试样的电离过程a ab b小分子得到带单电荷准分子离子小分子得到带单电荷准分子离子.生物大分子得到多电荷的离子在生物大分子得到多电荷的离子在质谱图上得到多电荷离子簇质谱图上得到多电荷离子簇.2020/10/1612 2.2.大气压化学电离大气压化学电离(APCI)(APCI)试样溶液是由具有雾化气套管的毛细管端流出试样溶液是由具有雾化气套管的毛细管端流出,通过加热管时被气化通过加热管时被气化.在加热管端进行电晕尖端放电在加热管端进行电晕尖端放电,溶剂分子被电离溶剂分子被电离.以后是化学电离过程以后是化学电离过程,
10、得到试样分子得到试样分子的准分子离子的准分子离子.由于试样分子气化由于试样分子气化,大气压化学电离适合于弱极性大气压化学电离适合于弱极性的小分子化合物。的小分子化合物。3.3.其它电离技术其它电离技术 2020/10/1613、四极质量分析器、四极质量分析器、U、V 优点：结构简单，优点：结构简单，体积小，重量轻，价格体积小，重量轻，价格便宜，清洗方便，操作便宜，清洗方便，操作容易。容易。适合与气相毛细管适合与气相毛细管色谱及液相色谱联机。色谱及液相色谱联机。缺点：分辨率不够高，对较高质量的离子有缺点：分辨率不够高，对较高质量的离子有质歧视效应。质歧视效应。2020/10/1614、离子阱质量
11、分析器、离子阱质量分析器、优点：优点：1 1、单一的离子阱、单一的离子阱可实现多级串联质谱可实现多级串联质谱（MSMS）n n。2 2、结构简单，价格、结构简单，价格低，灵敏度高。低，灵敏度高。3 3、质量范围大。、质量范围大。缺点：所得质谱与标准谱图有一定差别，这是由于在缺点：所得质谱与标准谱图有一定差别，这是由于在 离子阱中生成的离子有较长的停留时间，可能离子阱中生成的离子有较长的停留时间，可能 发生分子离子反应。发生分子离子反应。2020/10/1615、质量范围：、质量范围：质谱仪能够进行分析的样品的相对原质谱仪能够进行分析的样品的相对原子质量或相对分子质量或最小到最大的质量范围子质量
12、或相对分子质量或最小到最大的质量范围 是接收由质量分析器分离的离子进行离子计数并转是接收由质量分析器分离的离子进行离子计数并转换成电压信号放大输出，经计算机采集和外理，得到按不换成电压信号放大输出，经计算机采集和外理，得到按不同质荷比值排列和对应离子丰度的质谱图同质荷比值排列和对应离子丰度的质谱图（六）质谱仪的主要性能指标（六）质谱仪的主要性能指标（五）离子检测器（五）离子检测器、灵敏度：、灵敏度：绝对灵敏度：绝对灵敏度：仪器可以检测到的最小样品量仪器可以检测到的最小样品量 相对灵敏度：相对灵敏度：仪器可以同时检测的大组分与小组分含仪器可以同时检测的大组分与小组分含量之比量之比 分析灵敏度：分
13、析灵敏度：指输入仪器的样品量与仪器产生的信号指输入仪器的样品量与仪器产生的信号强度之比强度之比2020/10/1616、质谱仪的分辨率、质谱仪的分辨率定义为定义为:R=M/M 所谓正好被分离，国际上大多采用所谓正好被分离，国际上大多采用10%谷底的定认，即该谷底的定认，即该两种离子峰间的峰谷高度如低于两峰平均高度的两种离子峰间的峰谷高度如低于两峰平均高度的10%，则认，则认为该两种离子已被分离，反之，则认为未被分离。为该两种离子已被分离，反之，则认为未被分离。h2 h1a h=(h1+h2)/2 100%10%ah2020/10/1617例如：质量数为例如：质量数为100和和101两种离子，则
14、好被分离，仪器两种离子，则好被分离，仪器 分辨率为：分辨率为：R1001100若仪器的分辨率为若仪器的分辨率为10000，则该仪器分离质量数，则该仪器分离质量数为为100附近的两种相邻离子时，有下列关系：附近的两种相邻离子时，有下列关系：10000100MM0.01 这表示该仪器可以将质量数为这表示该仪器可以将质量数为100.00和和100.01的的两种离子分离两种离子分离2020/10/1618、质量准确度又称质量精度：、质量准确度又称质量精度：离子质量实测值与理论值离子质量实测值与理论值M0的相对误差的相对误差 质量精度质量精度0 实测值实测值理论值员，理论值员，其测定的质量精度为其测定的
15、质量精度为2020/10/1619171428151618142928161214思考题：思考题：未知化合物未知化合物A的质谱图的质谱图未知化合物未知化合物B的质谱图的质谱图未知化合物未知化合物C的质谱图的质谱图2020/10/1620第二节第二节 质谱中的主要离子及其裂解类型质谱中的主要离子及其裂解类型一、质谱中的主要离子一、质谱中的主要离子（一）分子离子（一）分子离子 M M e M e M.+2e2e m/e=m/e=分子量分子量 可测的精确分子量可测的精确分子量 （二）碎片离子（二）碎片离子 M MM M.+初级碎片离子初级碎片离子 次级碎片离子次级碎片离子裂解裂解裂解裂解2020/1
16、0/1621(三三)亚稳离子亚稳离子1、亚稳离子（、亚稳离子（m*）的产生）的产生 质谱中的离子峰都是尖锐的，但也存在小数较宽质谱中的离子峰都是尖锐的，但也存在小数较宽的峰，且强度较低，的峰，且强度较低，m/z也不是整数值这类峰称为亚也不是整数值这类峰称为亚稳离子峰。稳离子峰。2、如果裂解是在进入时磁场发生，生成的碎片离子、如果裂解是在进入时磁场发生，生成的碎片离子就会在质荷比小于的地方被检出就会在质荷比小于的地方被检出1、正常的裂解是在电离室中进行的。、正常的裂解是在电离室中进行的。m1(母离子母离子)m2(碎片离子碎片离子)中性碎片中性碎片3、m1、m2和和m*之间的存在下列关系：之间的存
17、在下列关系：m*=m22/m12020/10/16222、亚稳离子峰在解析质谱中的意义、亚稳离子峰在解析质谱中的意义（1）亚稳定离子在质谱图中可出现亚稳离子峰，该峰）亚稳定离子在质谱图中可出现亚稳离子峰，该峰可用来证明裂解过程。可用来证明裂解过程。（2）确定质谱中没出现的分子离子峰。）确定质谱中没出现的分子离子峰。(C6H5COCH3)(C6CH5)+COCH3(C6H5CO)(C6CH5)+CO苯乙酮质谱中有苯乙酮质谱中有m/z120,m/z105,m/z77m/z56.47出现出现亚稳离子峰亚稳离子峰m/z77m/z120m/z105m/z772020/10/16231 1、同位素离子及同
18、位素离子峰、同位素离子及同位素离子峰2020/10/1624 例如：例如：CH4 M=1612C+1H4=164=16 M13C+1H4=17 4=17 M+112C+2H+1H3=17 M+113C+2H+1H3=18 M+2同位素峰同位素峰分子离子峰分子离子峰1 61 5m/zRA13.11 21.01 33.91 49.21 58 51 61 0 01 71.1m/z1 1）C C同位素峰同位素峰M+1M+1峰常见峰常见2020/10/1625CH3CH2Cl=(M+2)/M=1:3含有一个氯原子（含有一个氯原子（37Cl=32.5）CH3CH2Br=(M+2)/M=1:1含有一个溴原子
19、（含有一个溴原子（81Br=98）2)2)3434S S、3737ClCl、8181BrBr丰度相当大，分子离子或碎片离子丰度相当大，分子离子或碎片离子M+2M+2峰强度相当大，所以通过峰强度相当大，所以通过M M与与M+2M+2峰强度就容易判峰强度就容易判断化合物是否含有断化合物是否含有S S、ClCl、BrBr 含氯和溴的有机化合物一般有较强的含氯和溴的有机化合物一般有较强的M+2M+2、M+4M+4、M+6M+6等离子峰。等离子峰。2020/10/1626子离子子离子 或碎片离子或碎片离子 与同位素之间的丰度比为与同位素之间的丰度比为：3 3）含氯和溴的化合物的同位素含氯和溴的化合物的同
20、位素峰强度可用二项式展开式表示：峰强度可用二项式展开式表示：如：如：CHCl3含有含有3个氯原子，个氯原子，35Cl丰度为丰度为75.4，37Cl丰度丰度为为24.6，二者丰度比为，二者丰度比为3：1，n3。2020/10/16275-35 5-35 氯分子质谱图氯分子质谱图丰度丰度9000900080008000700070006000600050005000400040003000300020002000100010000 00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1000 5 10 15 20 25 30 35
21、40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10070727435372020/10/16285-35 5-35 一氯甲烷质谱图一氯甲烷质谱图丰度丰度9000900080008000700070006000600050005000400040003000300020002000100010000 00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1000 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10015143537504720
22、20/10/16295-41 5-41 氯仿的质谱图氯仿的质谱图丰度丰度9000900080008000700070006000600050005000400040003000300020002000100010000 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 2000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200118118120120838385858787474748483535 9:6:19:6
23、:127:27:9:127:27:9:12020/10/16305-26 5-26 溴分子质谱图溴分子质谱图丰度丰度9000900080008000700070006000600050005000400040003000300020002000100010000 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 2000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 20016016016216215815879798
24、1817979BrBr7979Br(M)Br(M)7979BrBr8181Br(M+2)Br(M+2)8181BrBr7979Br(M+2)Br(M+2)8181BrBr8181Br(M+4)Br(M+4)M:(M+2):(M+4)=1:2:1M:(M+2):(M+4)=1:2:12020/10/16315-39 5-39 未知化合物质谱图未知化合物质谱图丰度丰度9000900080008000700070006000600050005000400040003000300020002000100010000 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1
25、30 140 150 160 170 180 190 2000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200172172174174176176959593937979 818114141313-Br-Br2020/10/1632 练习题：化合物的练习题：化合物的MSMS谱图如下，试确定其分子谱图如下，试确定其分子式，并推测其结构，写出裂解过程，并指出已标明式，并推测其结构，写出裂解过程，并指出已标明质荷比质谱峰的归属。质荷比质谱峰的归属。71102未知物质谱图未知物质谱图87745943m/zm/
26、zM(102)M(102)M+1(103)M+1(103)M+2(104)M+2(104)相对丰度相对丰度1001005.645.640.530.532020/10/1633二、阳离子的裂解类型二、阳离子的裂解类型氮律（判断奇电子或偶电子离子）：氮律（判断奇电子或偶电子离子）：裂解方式上采用的符号和术语：电子转移的标记；裂解方式上采用的符号和术语：电子转移的标记；奇电子离子；偶电子离子。奇电子离子；偶电子离子。离子电荷的表示：离子电荷的表示：有机化合物失去电子的难易程度：有机化合物失去电子的难易程度：2020/10/1634 X YX+Y（一）单纯开裂（一）单纯开裂1.1.均裂：均裂：XYX
27、+Y XYX+Y .+.+或或 XYX +Y.+.+.+.+.仅一个化学键发生断裂称为单纯开裂。仅一个化学键发生断裂称为单纯开裂。2 2、异裂：、异裂：3 3、半异裂：、半异裂：烷烃质谱上出现烷烃质谱上出现29,43,57系列峰，且断裂易发生在被系列峰，且断裂易发生在被取代碳原子上，并以失去大基团的开裂为优势开裂。取代碳原子上，并以失去大基团的开裂为优势开裂。2020/10/1635（二）重排开裂（二）重排开裂重排开裂是两个化学键发生断裂，脱去一个中性小分重排开裂是两个化学键发生断裂，脱去一个中性小分子并同时发生重排的开裂。重排开裂有以下几种情况子并同时发生重排的开裂。重排开裂有以下几种情况（
28、一）麦式重排（一）麦式重排（）（）（）.重排开裂生成的子离子与母离子在带电子重排开裂生成的子离子与母离子在带电子的奇偶性和质量的奇偶性上成一致的关系的奇偶性和质量的奇偶性上成一致的关系2020/10/1636如：如：H CH2 O O H CH2 C CH2 CH2 C CH2 CH3 H2 C CH3+.+.+CH2CH2CH2CH2.CH2H+CH2+.+.NH2COOCH2CH2NHHOCH2 H.+m/z149 m/z107 m/z86 m/z58 m/z120 m/z92HO2020/10/1637（二）逆狄尔斯阿尔德开裂（二）逆狄尔斯阿尔德开裂（RDA）具有环已烯结构的化合物能发生
29、具有环已烯结构的化合物能发生RDA开裂，一般开裂，一般都生成一个带正电荷的共轭二烯醇游离基和一个中性都生成一个带正电荷的共轭二烯醇游离基和一个中性分子。如：分子。如：2020/10/1638第三节第三节 质谱分析法质谱分析法一、分子式的确定一、分子式的确定（一）分子离子峰的识别（一）分子离子峰的识别1 1、分子离子峰的质量必须符合氮律。、分子离子峰的质量必须符合氮律。芳香化合物共轭链烯烯烃脂环化合物芳香化合物共轭链烯烯烃脂环化合物直链烷烃酮胺酯醚酸支链烷烃醇。直链烷烃酮胺酯醚酸支链烷烃醇。2 2、有机化合物分子离子峰的稳定性（相对强度）顺序：、有机化合物分子离子峰的稳定性（相对强度）顺序：20
30、20/10/16393 3、分子离子峰与其相邻质荷比较小的碎片、分子离子峰与其相邻质荷比较小的碎片离子的质量差应合理离子的质量差应合理4 4、分子离子峰的强弱与实验条件有关，改变实、分子离子峰的强弱与实验条件有关，改变实验条件可以增强分子离子峰强度。验条件可以增强分子离子峰强度。5 5、考虑准分子离子峰考虑准分子离子峰M+1M+1峰或峰或M-1M-1峰峰醚、脂、胺、酰胺、腈化物、氨基酸酯、胺醇等可醚、脂、胺、酰胺、腈化物、氨基酸酯、胺醇等可能有较强的能有较强的M+1M+1峰。峰。芳醛、某些醇等化合物强能有较强的芳醛、某些醇等化合物强能有较强的M-1M-1峰。峰。2020/10/1640（二）相
31、对分子质量的测定（二）相对分子质量的测定（三）分子式的确定（三）分子式的确定1 1、由同位素离子峰确定分子式由同位素离子峰确定分子式2 2、高分辨质谱仪精确测定相对分子质量、高分辨质谱仪精确测定相对分子质量2020/10/1641裂解方式裂解方式:常见离子有常见离子有C Cn nH H+2n+12n+1,C,Cn nH H+2n-12n-1,C,Cn nH H+2n 2n 特征离子峰为特征离子峰为29,4329,43，5757，7171，85.85.R-(CH2)n-CH2CH2-R R.+R-(CH2)n-CH2CH2+CH2=CH2+R-(CH2)n-2-CH2CH2+.二、有机化合物的结
32、构鉴定二、有机化合物的结构鉴定（一）几种有机化合物的质谱（一）几种有机化合物的质谱2020/10/16422020/10/1643常见离子有常见离子有C Cn nH H+2n-12n-1,C,Cn nH H+2n 2n,C,Cn nH H+2n+12n+1特征离子峰为特征离子峰为4141，5555，6969，83.83.裂解方式裂解方式:（）烯烃（）烯烃2020/10/16442 2）麦式重排（如有）麦式重排（如有氢存在）氢存在）逆狄尔斯阿尔德开裂）逆狄尔斯阿尔德开裂2020/10/16452020/10/1646（3 3）芳烃）芳烃通常芳烃的分子离子峰很强通常芳烃的分子离子峰很强裂解方式：裂
33、解方式：1 1、开裂（并经重排生成卓翁离子）开裂（并经重排生成卓翁离子）CH2 YY +.CH2+卓翁离子卓翁离子(m/z91)(m/z91)Y Y可以是烷基或杂原子可以是烷基或杂原子出现稳定的卓翁离子（通常是基峰）是苯环上有出现稳定的卓翁离子（通常是基峰）是苯环上有烷基取代的标志烷基取代的标志如如碳上有支链，则发生碳上有支链，则发生开裂开裂时，将优先脱去大的取代基时，将优先脱去大的取代基常见特征离子常见特征离子3939、5151、6565、7777、7878、9191、92922020/10/16472020/10/16485 5、脱去乙炔分子的开裂、脱去乙炔分子的开裂由由开裂生成的卓翁离子
34、或开裂生成的卓翁离子或开裂生成的苯开裂生成的苯离子等还能继续裂解，脱去乙炔分子：离子等还能继续裂解，脱去乙炔分子：+卓翁离子卓翁离子(m/z91)CH CH +CH CH +m/z65 m/z39 CH CH +m/z77 m/z51 2020/10/1649例：正丙苯的质谱中，各碎片离子的裂解过程如下：例：正丙苯的质谱中，各碎片离子的裂解过程如下：2020/10/16502 2、饱和脂肪醇、饱和脂肪醇 、一级直链醇分子离子峰随分子量增加而降低。一级直链醇分子离子峰随分子量增加而降低。、支链醇分子离子易发生支链醇分子离子易发生裂解，优先失去大基团，形裂解，优先失去大基团，形成氧鎓离子。成氧鎓离
35、子。、醇裂解过程失去中性水分子形成醇裂解过程失去中性水分子形成M-18M-18峰，往往峰，往往还伴有还伴有H H重排。重排。、醇类质谱中可以观察到醇类质谱中可以观察到M-1(M-1(比比M M强强)、M-2M-2甚至甚至M-M-3 3峰，它们是峰，它们是碎裂后进一步失去碎裂后进一步失去H H2 2或或H H的过程。的过程。5 5、环醇类可发生下裂复杂开裂过程及失水裂解环醇类可发生下裂复杂开裂过程及失水裂解+.OHOH+.OHHHOH.2020/10/1651醇类化合物主要开裂有如下几种醇类化合物主要开裂有如下几种1、开裂开裂2 2、脱水反应、脱水反应 醇的醇的开裂生成含开裂生成含OHOH的碎片
36、离子（的碎片离子（3131，4545，5959等），对于伯醇生成较强的等），对于伯醇生成较强的3131离子峰而仲醇和叔醇离子峰而仲醇和叔醇分别生成（分别生成（4545，5959，7373等）和（等）和（5959，7373，8787等）离等）离子峰。子峰。3 3、醇的、醇的C-CC-C键的简单开裂键的简单开裂 形成系列烷基离子（形成系列烷基离子（2929，4343，5757等）及含有等）及含有OHOH的碎片离子的碎片离子 （3131、4545、5959，7373，8787等）离子峰。等）离子峰。2020/10/16524 4、醇的四元环过度态重排、醇的四元环过度态重排 当当醇醇C C上有烷基取代
37、时，上有烷基取代时，开裂生成的离子可以通开裂生成的离子可以通过四员环过渡态重排给出醇的小质量系列碎片离子过四员环过渡态重排给出醇的小质量系列碎片离子2020/10/16532020/10/16542020/10/1655醛的分子离子峰可见，芳香醛的分子离子峰较大。醛的分子离子峰可见，芳香醛的分子离子峰较大。主要裂解方式：主要裂解方式：与酮类化合物与酮类化合物有类似的裂解，其特征离子峰是通过有类似的裂解，其特征离子峰是通过开裂脱去开裂脱去H游离基后生成的（游离基后生成的（M-1）峰。）峰。开裂开裂1 1）醛类化合物）醛类化合物麦式重排（当麦式重排（当H存在时）存在时）3 3、醛和酮类化合物、醛和
38、酮类化合物2020/10/16562)2)酮类化合物酮类化合物 脂肪酮的分子离子峰清晰可见，环酮和芳香酮的分子脂肪酮的分子离子峰清晰可见，环酮和芳香酮的分子离子峰较大。离子峰较大。主要裂解方式：主要裂解方式：1、开裂，伴随脱去开裂，伴随脱去COCRROOCRRRCO+。2、麦式重排（当麦式重排（当H存在时）存在时）H CH2 O O H CH2 C CH2 CH2 C CH2 R H2 C R+.+.+m/z86 m/z582020/10/16573 3、复杂开裂、复杂开裂 环酮能发生复杂开裂环酮能发生复杂开裂+.+OOOO+HH4、脱、脱CO 芳香酮能脱芳香酮能脱COO。+CO2020/10
39、/16584、羧酸和酯类化合物、羧酸和酯类化合物直链一元酸的分子离子峰较小，芳香酸的分子离子较大。直链一元酸的分子离子峰较小，芳香酸的分子离子较大。裂解方式裂解方式：麦式重排麦式重排：对直链一元酸（对直链一元酸（C4）来说，基峰（）来说，基峰（m/z60）即为由上述）即为由上述麦式重排开裂所得的碎片离子。麦式重排开裂所得的碎片离子。1）羧酸类化合物）羧酸类化合物2020/10/1659脱羟基及脱羟基及CO（-COOH）CROOCRRCO+。OHCOOH CO CO CH CH +。C Cn nH H2n+12n+1-COOH-COOHC Cn nH H2n+12n+1.+COOH+COOH+C
40、 Cn nH H2n+12n+1+COOH+COOH.29,43,57,71,15+14n 29,43,57,71,15+14nC Cn nH H2n2n.+CH+CH2 2COOHCOOH+45,59,73,45+14n45,59,73,45+14n2020/10/16602 2）酯类化合物）酯类化合物 RCORO+.R或或 C O OR a b+或或ORC O R +开裂开裂裂解方式裂解方式出现出现C Cn nH H2n+12n+1+15,29,43,57,71,15+14n15,29,43,57,71,15+14n离子峰。离子峰。出现出现C Cn nH H2n2nCOOMe 73,87,
41、101,115,COOMe 73,87,101,115,相差相差1414个质量的离子峰。个质量的离子峰。麦式重排麦式重排R1 O+.+.+R1 OR2O HCCHR2CHR3CHR4 OCH CH CHR4CHR32020/10/16615 5、胺类化合物、胺类化合物 脂肪胺的分子离子峰较小，芳香脂肪胺的分子离子峰较小，芳香胺的分子离子峰较大。一元胺的分胺的分子离子峰较大。一元胺的分子离子峰，其质荷比为奇数。子离子峰，其质荷比为奇数。主要裂解方式：主要裂解方式：CHRNH2R（优先失去大基团）（优先失去大基团）+。CHRNH2R+、开裂开裂生成的亚胺离子还可能继续重排生成的亚胺离子还可能继续重
42、排开裂（开裂（或或存在时）存在时）R+.+NH3CH2CH2 CHHCH CHCHCHCHHN麦式重排麦式重排2、麦式重排、麦式重排HNHm/z30+CHNH2+CH2CH2CH2CH2CH22020/10/1662H+HCN2）脱）脱HCN芳胺能脱芳胺能脱HCN分子，且有较强的（分子，且有较强的（M1）峰：）峰：NH2H+H+.m/z93 m/z66 m/z65.+NH+H.+m/z922020/10/1663 由于结构中有由于结构中有CO基和基和NR2基，图谱比较复杂其基，图谱比较复杂其开裂基本按羰基和胺基的开裂进行开裂基本按羰基和胺基的开裂进行 RCNR2O+.C O NR2 a+或或N
43、R2C O R +、开裂开裂C O NR2+ba b6、酰胺类化合物、酰胺类化合物裂解方式：裂解方式：2020/10/16642、麦式重排、麦式重排R2 N+.+.+R2 NO HCCH2CH2CH2 OCH2 CH CH2CH2CH2R1H +。OR3NH2R3+3、开裂开裂CNR2CH2CH R1+OCNR2CH2R2CH2+R1CH C O开裂2020/10/16651 1、解析分子离子峰、解析分子离子峰 按判断分子离子峰原则确认分子离子峰按判断分子离子峰原则确认分子离子峰 ，定出样品的，定出样品的分子量，并从分子离子峰的强度，判断化合物类型及是否含有分子量，并从分子离子峰的强度，判断化
44、合物类型及是否含有氯、溴、硫等元素。氯、溴、硫等元素。（二）（二）质谱解析程序质谱解析程序 分子离子峰的稳定性顺序：芳香化合物分子离子峰的稳定性顺序：芳香化合物 共轭链烯共轭链烯 烯烃烯烃 脂环化合物脂环化合物 直链烷烃直链烷烃 酮酮 胺胺 酯酯 醚醚 酸酸 支链烷烃支链烷烃 醇醇2、根据同位素离子峰的强度，初步推测样品的分子式。、根据同位素离子峰的强度，初步推测样品的分子式。3、根据分子式，计算出样品的不饱和度。、根据分子式，计算出样品的不饱和度。4、研究质谱的概貌，判断分子性质，对化合物、研究质谱的概貌，判断分子性质，对化合物类型进行归属。类型进行归属。2020/10/16665、列出部分
45、结构单元，推出样品可能的结构、列出部分结构单元，推出样品可能的结构 根据分子离子脱去的碎片，以及一些主要的大碎片根据分子离子脱去的碎片，以及一些主要的大碎片离子，列出样品结构中可能存在的部分结构单元。离子，列出样品结构中可能存在的部分结构单元。一、一、质谱解析程序质谱解析程序 根据分子式以及可能的部分结构单元，计算出剩余根据分子式以及可能的部分结构单元，计算出剩余碎片的组成及不饱和度，推测剩余碎片的结构。碎片的组成及不饱和度，推测剩余碎片的结构。按可能的方式连接所推出的结构单元以及剩余碎片，按可能的方式连接所推出的结构单元以及剩余碎片，组成可能的结构式。组成可能的结构式。6 6、根据质谱或其它
46、信息排除不合理的结构，最后确定样品、根据质谱或其它信息排除不合理的结构，最后确定样品的结构式。的结构式。2020/10/1667例：例：一未知物一未知物C C9 9H H1010O O2 2的质谱图如下，推测未知化合物的结构。的质谱图如下，推测未知化合物的结构。2020/10/1668第四节第四节 有机化合物结构综合解析有机化合物结构综合解析（一）分子式的确定（一）分子式的确定一、解析程序一、解析程序 样品物理性质、计算不饱和度、质谱提供的样品物理性质、计算不饱和度、质谱提供的信息、紫外光谱和红外光谱信息、紫外光谱和红外光谱提供的信息。对推测提供的信息。对推测的结构进行验证。的结构进行验证。（二）结构单元和未知物的确定（二）结构单元和未知物的确定二、解析示例二、解析示例(教材上教材上)THANKSFOR WATCHING谢谢大家！本文档为精心编制而成，您可以在下载后自由修改和打印，希望下载对您有帮助！演讲人:XXX PPT文档教学课件
