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一張化合物的質(zhì)譜包含著有關(guān)化合物的豐富信息，大多數(shù)情況下，僅依靠質(zhì)譜就可以確定化合物的分子量、分子式和分子結(jié)構(gòu)。而且，質(zhì)譜分析的樣品用量極微，因此，質(zhì)譜法是進(jìn)行有機(jī)物鑒定的有力工具。接下來咱們就利用具體的例子來解析質(zhì)譜圖。

當(dāng)然，對(duì)于復(fù)雜的有機(jī)化合物的定性，還要借助于紅外光譜、紫外光譜、核磁共振等分析方法。

質(zhì)譜的解析是一種非常困難的事情。自從有了計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)檢索之后，特別是數(shù)據(jù)庫(kù)越來越大的今天，盡管靠人工解析El質(zhì)譜已經(jīng)越來越少，但是，為了加深對(duì)化合物分子斷裂規(guī)律的了解，作為計(jì)算機(jī)檢索結(jié)果的檢驗(yàn)和補(bǔ)充手段，質(zhì)譜圖的人工解析還有它的作用，特別是對(duì)于譜庫(kù)中不存在的化合物質(zhì)譜的解析。另外，在MS/MS分析中，對(duì)子離子譜的解析，目前還沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)庫(kù)，主要靠人工解析。因此，學(xué)習(xí)一些質(zhì)譜解析方面的知識(shí)，在目前仍然是有必要的。

El質(zhì)譜的解析

一、分子量的確定

分子離子的質(zhì)荷比就是化合物的分子量。因此，在解析質(zhì)譜時(shí)首先要確定分子離子峰，通常判斷分子離子峰的方法如下：

1.分子離子峰一定是質(zhì)譜中質(zhì)量數(shù)Z大的峰，它應(yīng)處在質(zhì)譜的Z右端。

2.分子離子峰應(yīng)具有合理的質(zhì)量丟失。也即在比分子離子小4～14及20～25個(gè)質(zhì)量單位處，不應(yīng)有離子峰出現(xiàn)。否則，所判斷的質(zhì)量數(shù)Z大的峰就不是分子離子峰。因?yàn)橐粋€(gè)有機(jī)化合物分子不可能失去4～14個(gè)氫而不斷鏈。如果斷鏈，失去的Z小碎片應(yīng)為CH3，它的質(zhì)量是15個(gè)質(zhì)量單位。同樣，也不可能失去20～25個(gè)質(zhì)量單位。

3.分子離子應(yīng)為奇電子離子，它的質(zhì)量數(shù)應(yīng)符合氮規(guī)則。所謂氮規(guī)則是指在有機(jī)化合物分子中含有奇數(shù)個(gè)氮時(shí)，其分子量應(yīng)為奇數(shù)。含有偶數(shù)個(gè)(包括0個(gè))氮時(shí)，其分子量應(yīng)為偶數(shù)。這是因?yàn)榻M成有機(jī)化合物的元素中，具有奇數(shù)價(jià)的原子具有奇數(shù)質(zhì)量，具有偶數(shù)價(jià)的原子具有偶數(shù)質(zhì)量，因此，形成分子之后，分子量一定是偶數(shù)。而氮?jiǎng)t例外，氮有奇數(shù)價(jià)而具有偶數(shù)質(zhì)量，因此，分子中含有奇數(shù)個(gè)氮，其分子量是奇數(shù)，含有偶數(shù)個(gè)氮，其分子量一定是偶數(shù)。

如果某離子峰完全符合上述三項(xiàng)判斷原則，那么這個(gè)離子峰可能是分子離子峰；如果三項(xiàng)原則中有一項(xiàng)不符合，這個(gè)離子峰就肯定不是分子離子峰。應(yīng)該特別注意的是，有些化合物容易出現(xiàn)M-1峰或M+1峰，另外，在分子離子很弱時(shí)，容易和噪聲峰相混，所以，在判斷分子離子峰時(shí)要綜合考慮樣品來源、性質(zhì)等其他因素。

如果判斷沒有分子離子峰或分子離子峰不能確定，則需要采取軟電離方式，如化學(xué)電離源、場(chǎng)解吸源及電噴霧電離源等。要根據(jù)樣品特點(diǎn)選用合適的離子源。軟電離方式得到的往往是準(zhǔn)分子離子，然后由準(zhǔn)分子離子推斷出真正的分子量。

二、分子式的確定

利用一般的El質(zhì)譜很難確定分子式。在早期，曾經(jīng)有人利用分子離子峰的同位素峰來確定分子組成式。有機(jī)化合物分子都是由C、H、O、N等元素組成的，這些元素大多具有同位素，由于同位素的貢獻(xiàn)，質(zhì)譜中除了有質(zhì)量為M的分子離子峰外，還有質(zhì)量為M+1、M+2的同位素峰。

由于不同分子的元素組成不同，不同化合物的同位素豐度也不同，貝農(nóng)(Beynon)將各種化合物(包括C、H、O、N的各種組合)的M、M+1、M+2的強(qiáng)度值編成質(zhì)量與豐度表，如果知道了化合物的分子量和M、M+1、M+2的強(qiáng)度比，即可查表確定分子式。

例如，某化合物分子量M=150(豐度100％), M+1的豐度為9.9％，M+2的豐度為0.88％，求化合物的分子式。根據(jù)Beynon表可知，M=150化合物有29個(gè)，其中與所給數(shù)據(jù)相符的為C9H10O2。這種確定分子式的方法要求同位素峰的測(cè)定十分準(zhǔn)確。而且只適用于分子量較小，分子離子峰較強(qiáng)的化合物，如果是這樣的質(zhì)譜圖，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行庫(kù)檢索得到的結(jié)果一般都比較好，不需再計(jì)算同位素峰和查表。因此，這種查表的方法已經(jīng)不再使用。

利用高分辨質(zhì)譜儀可以提供分子組成式。因?yàn)樘肌洹⒀?、氮的原子量分別為12.000000、1.007825、15.994914、14.003074，如果能精確測(cè)定化合物的分子量，可以由計(jì)算機(jī)輕而易舉地計(jì)算出所含不同元素的個(gè)數(shù)。目前傅里葉變換質(zhì)譜儀、雙聚焦質(zhì)譜儀、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀等都能給出化合物的元素組成。

三、分子結(jié)構(gòu)的確定

從前面的敘述可以知道，化合物分子電離生成的離子質(zhì)量與強(qiáng)度，與該化合物分子的本身結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。也就是說，化合物的質(zhì)譜帶有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)信息，通過對(duì)化合物質(zhì)譜的解析，可以得到化合物的結(jié)構(gòu)。

譜圖解析的一般流程

一張化合物的質(zhì)譜圖包含有很多的信息，根據(jù)使用者的要求，可以用來確定分子量、驗(yàn)證某種結(jié)構(gòu)、確認(rèn)某元素的存在，也可以用來對(duì)完全未知的化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。對(duì)于不同的情況解析方法和側(cè)ZD不同。質(zhì)譜圖一般的解析步驟如下：

(1)由質(zhì)譜的高質(zhì)量端確定分子離子峰，求出分子量，初步判斷化合物類型及是否含有CI、Br、S等元素。

(2)根據(jù)分子離子峰的高分辨數(shù)據(jù)，給出化合物的組成式。

(3)由組成式計(jì)算化合物的不飽和度，即確定化合物中環(huán)和雙鍵的數(shù)目。計(jì)算方法為：

例如，苯的不飽和度

不飽和度表示有機(jī)化合物的不飽和程度，計(jì)算不飽和度有助于判斷化合物的結(jié)構(gòu)。

(4)研究高質(zhì)量端離子峰。質(zhì)譜高質(zhì)量端離子峰是由分子離子失去碎片形成的。從分子離子失去的碎片，可以確定化合物中含有哪些取代基。常見的離子失去碎片的情況有：

(5)研究低質(zhì)量端離子峰，尋找不同化合物斷裂后生成的特征離子和特征離子系列。例如，正構(gòu)烷烴的特征離子系列為m/z 15、29、43、57、71等，烷基苯的特征離子系列為m/z91、77、65、39等。根據(jù)特征離子系列可以推測(cè)化合物類型。

(6)通過上述各方面的研究，提出化合物的結(jié)構(gòu)單元。再根據(jù)化合物的分子量、分子式、樣品來源、物理化學(xué)性質(zhì)等，提出一種或幾種Z可能的結(jié)構(gòu)。必要時(shí)，可根據(jù)紅外光譜和核磁共振數(shù)據(jù)得出Z后結(jié)果。

(7)驗(yàn)證所得結(jié)果。驗(yàn)證的方法有：將所得結(jié)構(gòu)式按質(zhì)譜斷裂規(guī)律分解，看所得離子和所給未知物譜圖是否一致；查該化合物的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，看是否與未知譜圖相同；尋找標(biāo)樣，做標(biāo)樣的質(zhì)譜圖，與未知物譜圖比較等各種方法。