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1、化學(xué)方法:費時、費力、費錢,試劑消耗量大。有機化合物的結(jié)構(gòu)表征有機化合物的結(jié)構(gòu)表征質(zhì)譜(massspectroscopy縮寫為MS)紫外光譜(ultraviolerspectroscopy縮寫為UV)紅外光譜(infraredspectroscopy縮寫為IR)核磁共振譜(nuclearmagneticresonance縮寫為NMR)現(xiàn)代儀器分析法:省時、省力、省錢、快速、準確,試劑耗量為微克級,甚至更少。4質(zhì)譜4質(zhì)譜4.1概述4.2樣品的電離4.3質(zhì)譜離子的主要類型4.4分子離子峰的判別和相對分子質(zhì)量的測定4.5分子式的確定4.6質(zhì)譜離子碎裂的
2、機理和類型4.7質(zhì)譜譜圖解析4.8飽和烴的質(zhì)譜P.894.1概述4.1概述P.89真空狀態(tài)下,用高能量電子束轟擊樣品的蒸氣部分,形成帶正電荷的離子(簡稱離子),然后按質(zhì)量與電荷之比(m/z)依次收集這些離子,得到離子強度隨質(zhì)荷比(masstochargeratio)變化的譜圖,即為質(zhì)譜(MassSpectrum,MS)。質(zhì)譜儀功能示意圖1)離子源2)質(zhì)量分析系統(tǒng)3)離子收集、檢測系統(tǒng)質(zhì)譜儀功能示意圖最強的峰為基峰,規(guī)定其強度為100%。峰的強度與該離子出現(xiàn)的幾率有關(guān)。豐度最高的陽離子是最穩(wěn)定的陽離子。橫坐標:m/z(質(zhì)荷比)縱坐標:峰的相對強度(
3、豐度)基峰分子離子峰4.2樣品的電離揮發(fā)性物質(zhì)電子轟擊(EI)有機化合物電離常規(guī)方法優(yōu)點:碎片豐富,通過給出離子的碎裂方式幫助鑒定化合物。缺點:缺少分子離子峰?;瘜W(xué)電離(CI)優(yōu)點:可以產(chǎn)生很強的分子離子峰,又稱軟電離。不揮發(fā)性物質(zhì)場解吸(FD)、粒子或輻射解吸、等離子解吸(PD)、電噴霧電離(ESI)4.2樣品的電離P.90重排離子4.3質(zhì)譜離子的主要類型分子離子峰4.3質(zhì)譜離子的主要類型P.91分子離子化合物分子通過某種電離方式,失去一個外層電子而形成的帶正電荷的離子。分子離子、同位素離子、碎片離子(奇電子離子)分子離子峰一般處于質(zhì)荷比最高值
4、,用于分子量的測定,但:(1)同位素峰(2)很弱或不存在(支鏈烷烴,醇類)同位素離子同位素離子含有同位素的離子稱同位素離子。最大豐度同位素?分子離子峰M+·,同位素離子峰?M+1或M+2峰分子中若只含C、H、N、O,則M+2峰很弱,可忽略。但若含Cl、Br,則M+2峰卻很強。M/(M+2)Cl:~3:1Br:~1:1(a)2-氯丙烷M+78M+280(M+2)/M?1:3(b)2-溴丁烷M+136M+2138(M+2)/M?1:1碎片離子峰分子離子??????碎片離子進一步碎裂碎片離子峰基峰分子離子峰碎片離子峰碎片離子峰4.4分子離子峰的判別和相
5、對分子質(zhì)量的測定4.4分子離子峰的判別和相對分子質(zhì)量的測定P.93必須是化合物譜圖中最高質(zhì)荷比的離子(除同位素離子);質(zhì)量奇偶性必須符合氮規(guī)則――若一個化合物中沒有或含有偶數(shù)個N原子,其分子離子的質(zhì)量數(shù)一定是偶數(shù);若含有奇數(shù)個N原子,分子離子的質(zhì)量數(shù)為奇數(shù);分子離子應(yīng)有合理的中性丟失――分子離子與最靠近它的碎片離子間的質(zhì)量差在4~14、21~25,則不合理;與最高質(zhì)量離子相差一個異常質(zhì)量差的地方出現(xiàn)重要離子,則前者不是分子離子,而可能是碎片離子或雜質(zhì)離子。分子離子的判別:已知不含N已知不含N是否分子離子峰?是否分子離子峰?是否分子離子峰?例不是,
6、不符合氮規(guī)則不是,不合理的中性丟失可能是,且含2個Cl120是分子離子峰,含Br。已知化合物不含N是否分子離子峰?4.5分子式的確定4.5分子式的確定同位素豐度法P.95同位素豐度法、高分辨質(zhì)譜法同位素豐度法在排除A+2類元素后,C原子數(shù)的上限≈[M+1]/[M])÷1.1%局限:1)分子離子峰豐度很低,則誤差大;2)離子-分子反應(yīng)生成M+H,而使M+1峰的豐度變大;3)若相對分子質(zhì)量大于250,則低豐度的重同位素對[M+1]和[M+2]的貢獻不可忽略,使推測工作復(fù)雜。利用高分辨質(zhì)譜儀給出精確分子量,以推出分子式。如:高分辨質(zhì)譜儀測定精確質(zhì)量為1
7、66.0630(?0.006)。MW:166.0570~166.0690高分辨質(zhì)譜法人為規(guī)定12C的質(zhì)量為12.0000000高分辨質(zhì)譜法4.6質(zhì)譜離子碎裂的機理和類型4.6.1碎裂的一般規(guī)律4.6質(zhì)譜離子碎裂的機理和類型P.974.6.1碎裂的一般規(guī)律α-斷裂i-斷裂+4.6.2碎裂的類型4.6.2碎裂的類型σ鍵的均裂烷烴或有長烷基鏈的化合物C-C鍵斷裂生成CnH2n+1?+系列離子i-斷裂由化學(xué)鍵異裂造成α-斷裂由α位的化學(xué)鍵均裂造成4.6.3影響碎裂的因素4.6.3影響碎裂的因素化學(xué)鍵的相對強度產(chǎn)物離子的穩(wěn)定性烷烴中,以C-C鍵斷裂為主,生
8、成CnH2n+1?+系列離子官能團位置鄰位4.7質(zhì)譜譜圖解析4.7質(zhì)譜譜圖解析P.99確認分子離子峰獲取分子量;根據(jù)N規(guī)則推測分子中是否