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1、例1:未知物1的质谱图。解:从图谱上看,该化合物的裂解碎片极少,说明应为具有高度稳定性结构的化合物,不易进一步被裂解。例2、未知物2的质谱图。解:该化合物为具有两个稳定结构单元的化合物,分子离子峰具有较为稳定的结构,易失去一个苯基形成m/z105的高度稳定的碎片。分子离子与m/z105碎片离子之间由较弱的键连接。例3、未知物3的质谱图。解:该化合物的质谱峰很孤单,同位素峰丰度非常小,低质量端的峰没有伴随峰。示该化合物含有单同位素元素,分子中的氢很少。例4:未知物4的质谱图。解:髙质量端的质谱峰很弱,低质量端的质谱峰多而强。示为脂肪族化合物。例5、某化合物的化学式是C8H16O,其质谱数据如下表
2、,试确定其结构式 43 57 58 71 85 86 128 相对丰度/% 100 80 57 77 63 25 23 解: 不饱和度1+8+(-16/2)1,即有一个双键(或一个饱和环); 不存在烯烃特有的m/z41及41+14n系列峰(烯丙基的断裂所得),因此双键可能为羰基所提供,而且没有m/z29(HCO)的醛特征峰,所以可能是一个酮; 根据碎片离子表,m/z为43、57、71、85的系列是CnH2n+1 及CnH2n+1CO 离子,分别是C3H7+、CH3CO+,C4H9+、C2H5CO+,C5H11+、C3H7CO+及C6H13+、C4H9CO+离子; 化学式中N原子数为0(偶数),
3、所以m/z为偶数者为奇电子离子,即m/z86和58的离子一定是重排或消去反应所得,且消去反应不可能,所以是发生麦氏重排,羰基的位置上有H,而且有两个-H。m/z86来源于M-42(C3H6、丙稀),表明m/z86的离子是分子离子重排丢失丙稀所得; m/z58的重排离子是m/z86的离子经麦氏重排丢失质量为26的中性碎片(C2H4、乙烯)所产生, 从以上信息及分析,可推断该化合物可能为: 由碎片裂解的一般规律加以证实: 例6、某化合物由C、H、O三种元素组成,其质谱图如下图,测得强度比M :(M+1) :(M+2)100 :8.9 :0.79 试确定其结构式。 解: 化合物的分子量M136,根据
4、M、M+1、M+2强度比值,可以看出该化合物不含S、Cl、Br原子,从M+1/M的强度比估计该化合物大约含有8个碳原子。查Beynon表,根据氮规则确定该化合物最可能的化学式为C8H8O2; 计算不饱和度,1+8+(-8/2)5,图谱中m/z77、51以及39的离子峰,表明化合物中有单取代苯环。苯环的不饱和度为4,还剩余一个不饱和度,考虑到分子中有两个原原子,其剩余的不饱和度很可能是构成C=O基);m/z105峰应由m/z136的分子离子丢失 或 产生;m/z 77峰为苯基碎片离子峰,由m/z105脱 CO或C2H4所得。由于图谱中没有m/z91的峰,所以m/z105的碎片离子不可能烷基苯侧链
5、断裂形成的 ,该峰只能是苯甲酰基离子 。综上所述,该化合物的可能结构为: 或 。用IR光谱很容易确定为哪一种结构。 例7、某化合物的化学式为C5H12S,其质谱如下图,试确定其结构式。 化合物C5H12S的质谱图。解:计算不饱和度,1+5+(-12/2)0,为饱和化合物; 图中有m/z70、42的离子峰,根据氮规则,这两峰应为奇电子离子峰,是通过重排或消去反应形成。分子离子峰为m/z104,丢失34质量单位后生成碎片离子m/z70,丢失的碎片应为H2S中性分子,说明化合物是硫醇;m/z 42是分子离子丢失(34+28)后产生的离子,即丢失了中性碎片(H2S+C2H4),其裂解过程可能是下述二种
6、结构通过六元环的过渡。 m/z47是一元硫醇发生断裂产生的离子CH2=Hm/z61是CH2 CH2SH 离子,说明有结构为RCH2CH2SH 存在;m/z29是C2H5+离子,说明化合物是直链结构,m/z 55、41、27离子系列是烷基键的碎片离子。综上解释,该化合物最可能结构式为: CH3(CH2)3CH2SH0。例8:一个羰基化合物,经验式为C6H12O,其质谱见下图,判断该化合物是何物。解:图中m/z100的峰可能为分子离子峰,那么它的分子量则为100。m/z85的峰是分子离子脱掉质量数为15的碎片所得,应为脱去一个甲基。m/z 43的碎片等于M-57,是分子去掉C4H9的碎片。 m/z
7、 57的碎片是C4H9或者是M-(Me-CO)。根据酮的裂分规律可初步判断它为甲基丁基酮,裂分方式为:以上结构中C4H9可以是伯、仲、叔丁基,质谱图中的m/z 72峰,应该是分子离子经麦氏重排脱去乙烯分子后生成的碎片离子。只有仲丁基经麦氏重排后才能得到m/z72的碎片,如为正丁基通过麦氏重排得不到m/z 72的碎片。因此该化合物为3-甲基-2-戊酮。习题1、简述单聚焦质谱的工作原理。2、质谱仪由哪几部分组成?各部分的作用是什么?(划出质谱仪的方框示意图)3、在质谱仪中当收集离子的狭缝位置和加速电压V固定时,若逐渐增大磁场强度H,对具4、在质谱分析中,较常遇到的离子断裂方式有哪几种?5、认别质谱
8、图中的分子离子峰应注意哪些问题?如何提高分子离子峰的强度?6、有不同质荷比的正离子,其通过狭缝的顺序如何确定?7、在质谱仪中若将下述的离子分离开,其具有的分辨率是多少? (1) C12H10O+和C12H11N+ (2)CH2CO+和C3H7+ 8、用质谱法对四种化合物的混合物进行定量分析,它们的分子量分别为260.2504,260.2149、解释下列术语:均裂、异裂、半异裂、分子离子(峰)、同位素离子(峰)、亚稳离子(峰)、麦氏重排、消除反应、奇电子离子、偶电子离子、氮律。10、试确定具有下述分子式的化合物,其形成的离子具有偶数电子,还是奇数电子? (1)C3H8 (2)CH3CO (3)C
9、6H5COOC2H5 (4)C6H5NO211、 有一化合物其分子离子的m/z分别为120,其碎片离子的m/z为105,问其亚稳离子的m/z是多少?12、某有机化合物(M=140)其质谱图中有m/z分别为83和57的离子峰,试问下述哪种结构式与上述质谱数据相符合。13解释下列化合物质谱中某些主要离子的可能断裂途径: 丁酸甲酯质谱中的m/z43、59、71、74; 乙基苯质谱中的m/z91、92; 庚酮-4质谱中的m/z43、71、86; 三乙胺质谱中的m/z30、58、86。14、某一未知物的质谱图如图所示,m/z为93,95的谱线强度接近,m/z为79,81峰也类似,而m/z为49,51 的
10、峰强度之比为31。试推测器结构。 15、某一液体的化学式为C5H12O,bp 138,质谱数据如图所示,试推测其结构。16、某化合物C4H8O的质谱图如下,试推断其结构,并写出主要碎片离子的断裂过程。17、某化合物为C8H8O的质谱图如下,试推断其结构,并写出主要碎片离子的断裂过程18、某一液体化合物C4H8O2,b.p 163oC,质谱数据如下图所示,试推断其结构19、某一液体化合物C5H12O,b.p 138,质谱数据如下图所示,试推断其结构20、化合物A含C 47.0%,含H 2.5%,固体m.p 83;化合物B含C49.1%,含H 4.1%,液体b.p 181,其质谱数据分别如下图(a)、(b)所示,试推断它们的结构。