有机分析 第二版课件 教学课件 作者 丁敬敏 赵连俊 主编Ch2有机化合物光谱和波谱分析-2.5.ppt

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1、§2.5质谱法massspectrometry，MSCh2：有机化合物光谱和波谱分析一、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。JosephJohnThomson1906NobelPrizeinPhysicsFrancisWilliamAston1922NobelPrizeinChemistryWolfgangPaul19

2、89NobelPrizeinPhysicsJohnB.Fenn2002NobelPrizeinChemistryKoichiTanaka2002NobelPrizeinChemistryNobelPrizeWinnersforMassSpectrometry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：包括无机物的定性、定量及材料的表面分析等，无机质谱分析的另一个重要领域是对固体样品进行“立体”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

3、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”。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。生物质谱：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尔特·维特里希"发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法"，他获得了2002年诺贝尔化学

4、奖另一半的奖金。质谱是重要的分析工具,应用相当广泛,其特点可以概括为：SensitivitySpeedSpecificityStoichiometry质谱法与其他主要分析方法灵敏度的比较分析方法检测灵敏度（g）NMR10-3～10-5IR10-6～10-7GC10-6～10-13UV10-6～10-7MS10-11～10-12★破坏性分析：需汽化、电离；★仪器较昂贵、复杂。二、质谱图中的各种符号意义？由仪器直接纪录下来的质谱图是一系列尖峰，为了简化谱图，常用棒图表示。其横坐标为质荷比(m/z)，纵坐标为离

5、子峰的强度。1.质谱图（1）质荷比基峰：质谱图中离子强度最大的峰，规定其相对强度（relativeintensity，RI）或相对丰度（relativeabundance，RA）为100。质荷比：离子的质量与所带电荷数之比，用m/z或m/e表示。M为组成离子的各元素同位素的原子核的质子数目和中子数目之和，如H1；C12，13；N14，15；O16，17，18；Cl35，37等。z或e为离子所带正电荷或所丢失的电子数目，通常z（或e）为1。（2）基峰（3）分子离子峰molecularionpeak分子电离一

6、个电子形成的离子所产生的峰。分子离子的质量与化合物的相对分子质量相等。一般质谱图上质荷比最大的峰为分子离子峰；有例外,由稳定性判断。形成分子离子需要的能量最低，一般约10电子伏特分子离子峰的质荷比即为化合物的相对分子质量有机化合物分子离子峰的稳定性顺序：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．分子离子峰应具有下列一般特性：(1)最大性：它既然只丢失一个电子，就应当是质谱图中m/z值最大的峰(不计它右边的同位素峰)。(2)奇偶性：由于所有稳定的有机分子都是偶电子的

7、(没有未成对的孤电子)，在丢失一个电子后，它依然保持了它的价态，只是成为奇数电子了，因此它应当仍然符合N（氮）规律，即分子离子峰一定是符合N规律的奇电子离子。N规律：对于同位素纯净的稳态分子，含有奇数N原子的，分子量整数部分一定是奇数；不含N或含有偶数N原子的，分子量的整数部分一定是偶数。(3)合理性：它在高m/z区域应有合理的，通过丢失中性碎片(中性分子或游离基)而产生的碎片峰。质量差4~14、21~25、37、38等为不合理丢失。如果符合以上这3个条件，它可能是分子离子峰，也可能不是。但是如果有任何一

8、条不符合，那么它一定不是分子离子峰。(4)碎片离子峰fragmentionpeaks一般有机化合物的电离能为7－13电子伏特，质谱中常用的电离电压为70电子伏特，使结构裂解，产生各种“碎片”离子。正己烷碎片离子峰例如：CH4M=1612C+1H×4=16M13C+1H×4=17M+112C+2H+1H×3=17M+113C+2H+1H×3=18M+2同位素峰分子离子峰（5）同位素离子峰（M+1峰）isotopicionpeak