《有机质谱分析》PPT课件

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1、有机质谱分析基本技术简介质谱是什么?质谱是一种测定各种物质的原子、分子质量的分析方法。质量是物质的固有特性之一，不同的物质有不同的质量谱－质谱，利用这一性质，可以进行定性分析；质谱谱峰的强度也与它代表的化合物的含量有关，利用这一点，可以进行定量分析。质谱分析法是化学领域中非常重要的一种分析方法，这是一项测量离子质量和强度的技术，它通过测定分子质量和相应的离子电荷（质荷比m/z）实现样品中分子结构的分析。英国物理学家J.J.Thomson（1906年诺贝尔物理学奖获得者）在上世纪初即开展了正电荷离

2、子束的物理学研究，并于1910年研制了世界上第一台质谱仪。Thomson利用低压放电离子源所产生的具有高速度的正电荷离子束，通过一组电场和磁场，这时不同质荷比的正电荷离子按不同质量发生曲率不同的抛物线轨道偏转，依次到达检测器，在感光干板上被记录下来，从而发明了质谱法。质谱分析法发展到今天，已在许多科学研究及生产领域发挥十分重要的作用。根据发展历程和使用的学科领域不同，可把质谱分成：同位素质谱无机质谱有机质谱生物质谱等几大类同位素质谱实际上，质谱分析是从同位素分析开始的，这方面的工作包括发现元素的

3、新的同位素及测定同位素含量两个方面。英国物理学家F.W.Aston，长期从事同位素和质谱的研究。他首次制成了聚焦性能较高的质谱仪，并用此来对许多元素的同位素及其丰度进行测量，从而肯定了同位素的普遍存在。同时根据对同位素的研究，他还提出了元素质量的整数法则。因此他荣获了1922年的诺贝尔化学奖。早期的质谱分析工作集中于元素的天然同位素发现及丰度测定。这方面的数据积累为确立目前通用的以12C为基准的原子质量单位体系提供了基础。这是质谱对物理学和化学的一大贡献。目前这方面的分析、研究工作已基本结束，同

4、位素分析集中到特定环境下的同位素含量测定上。质谱是同位素地质学研究的重要工具，通过测定地质样品（岩石、矿物、化石等）中某些同位素的含量，可确定其形成年代，为地质学及考古工作提供可靠的信息。用质谱分析同位素标记化合物也是研究有机反应历程以及生物体的新陈代谢机理，特别是人体内的代谢过程的有效方法。无机质谱包括无机物的定性、定量及材料的表面分析等。用火花源质谱分析法，原则上可测定周期表上从氢到铀的全部元素，检测灵敏度可达(10-12~10-13)g。无机质谱分析的另一个重要领域是对固体样品进行“立体”

5、分析，包括微区分析、表面分析、纵深分析、逐层分析等。有机质谱它是针对有机物的质谱分析方法，与核磁共振谱、红外光谱、紫外光谱一起被称为有机结构分析的“四大谱”。有机质谱研究的真正兴起是在上世纪50年代以后，主要朝着两方面发展，其一是研究有机物离子裂解机理，另一方面是运用质谱推导有机分子结构。有机质谱分析虽起步较晚，但发展十分迅速，它已成为当前质谱学研究中的主要分支，是有机化合物结构和成分分析的主要工具。与其它“三大谱”相比，它提供了有机化合物最直观的特征信息，即分子量及官能团碎片结构信息。在某些情

6、况下，这些信息足以确定一个有机化合物的结构。在高分辨条件下，将质谱信号通过计算机运算，可以获知其元素组成，因此，质谱仪还具有元素分析的功能，广泛应用于各种有机化合物的结构分析。　　同时，由于与分离型仪器（气相色谱仪、液相色谱仪等）实现了联用，质谱可以直接分析混合有机物，成为复杂混合物成分分析的最有效工具。这些混合物包括天然产物、食品、药物、代谢产物、污染物等等。它们的组分可多至数百个甚至上千个，含量也可千差万别，用别的方法分析这类样品所耗费的时间，代价为人们难以承受，有时则根本不可能进行，而用色

7、谱－质谱联用法则可能在较短的时间内很方便地进行。因此，它的问世，被认为是分析化学中的一个里程碑。在有机质谱应用方面，1985年英国萨塞克斯大学(UniversityofSussex)的波谱学家H.W.Kroto与美国莱斯大学(RiceUniversity)两名教授R.E.Smalley和R.F.Curl合作研究，利用质谱仪发现碳元素可以形成由60个或70个碳原子构成的有笼状结构的C60和C70分子，这一发现引起科学界特别是物理学和化学界的强烈反响，成为上世纪后半叶的重大科学发现之一。11年后，三

8、位科学家因为发现C60并提出其分子结构模型而荣获1996年诺贝尔化学奖。生物质谱随着科学技术的进步，特别是1988年以后，科学家们研究出了电喷雾电离质谱(ESI)和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)，开创了有机质谱分析研究生物大分子的新领域。2002年诺贝尔化学奖分别表彰了两项成果，一项是美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一"发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法"和"发明了对生物大分子的质谱分析法"，他们两人共享2002年诺贝尔化学奖一半的奖金；另一项是瑞士科学家库