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質譜圖和離子的類型

圖文 更新时间:2024-09-13 06:20:24

1、在質譜分析中,主要用條圖形式和表格形式表示質譜數據。質譜圖一質荷比為橫坐标,相對豐度為縱坐标。相對豐度是把原始質譜圖上最強的離子峰定為基峰,并規定其相對強度為100%,其它離子峰以此基峰的相對百分數表示。用表格形式表示質譜數據,稱為質譜表,質譜表中有兩項,一項是m/z,另一項是相對豐度。從質譜圖上可以很直觀觀察整個分子的質譜全貌,而質譜表則可以準确地給出精确的質荷比值及相對豐度,有助于進一步分析。如下圖茶堿的質譜圖

質譜圖和離子的類型(質譜圖和離子的類型)1

2、質譜圖中的主要離子類型

質譜信号十分豐富。當氣體或蒸汽分子(原子)進入離子源時,受到電子轟擊而形成各種類型的離子。其中比較主要的有分子離子峰、同位素離子峰、碎片離子峰、重排離子峰、亞穩離子峰等。以A、B、C、D四種原子組成的有機化合物分子為例,它在離子源中可能發生下列過程。因而,所得的質譜圖可出現上述一些類型的離子峰。

質譜圖和離子的類型(質譜圖和離子的類型)2

(1)分子離子峰 試樣分子受到高能電子撞擊下産生正離子,上圖10.6形成的離子稱為分子離子或母離子,質譜中相應的峰稱為“分子離子峰”或“母峰”。因而多數分子易于失去一個電子而帶一個正電荷,所以分子離子的質荷比就是他的相對分子質量。這對解釋未知質譜十分重要,幾乎所有的有機化合物都可以産生可以辨認的分子離子峰。

(2)、有些元素具有天然存在的穩定同位素。如P、F、I外,組成有機化合物的常見十幾種元素,如C、H、O、N、S、等都有同位素,由于質譜儀的靈敏度高,因此在質譜圖上也會出現一個或多個由重質同位素組成的分子所形成的離子峰,稱為同位素離子峰。在一般情況下,能觀察到的同位素離子峰,其質荷比對應M 1、M 2等。一些常見元素相對豐度及确切質量見10.1。從表10.1可見,S,Cl,Br等元素的同位素豐度高,因此含S、Cl、Br的化合物的分子離子或碎片離子。其M 2峰強度較大,所以根據M和M 2兩個峰的強度比易于判斷化合物中是否含有這些元素。

質譜圖和離子的類型(質譜圖和離子的類型)3

(3)、碎片離子峰 産生分子隻要十幾電子伏特的能量,而電子轟擊源常選用電子能量為70eV,因而除産生分子離子外,尚有足夠能量緻使化學鍵斷裂,形成帶正、負電荷和中性的碎片(式10.7),所以在質譜圖上可以出現許多碎片離子峰。碎片離子的形成和化學鍵的斷裂與分子結構有關,一般強度最大的質譜峰相應于最穩定的碎片離子,通過各種碎片離子相對峰高的分析,有可能提供分子結構的信息。

(4)重排離子峰 分子離子裂解為碎片離子時,除了通過簡單的鍵的斷裂,還有通過分子内原子或基團的重排後裂分而形成的,這種特殊的碎片離子稱為重排離子(式10.8)。重排可以改變分子原有的骨架,遠比簡單斷裂複雜,其中麥氏重排是重排反應的一種常見而重要的方式,但也可以為結果分析提供更有效的信息。

(5)兩價離子分子受到電子轟擊,可能失去兩個電子而形成兩價離子。在有機化合物的質譜中,二價離子時雜環、芳環和高度不飽和化合物的特征,可供結構分析參考。

(6)離子-分子反應 在離子源壓強較高的條件下,正離子可能與中興碎片進行碰撞而發生離子-分子反應(式10.9),形成大于原來分子的離子。但離子源處于高真空時,此反應可忽略。

(7)亞穩離子峰

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