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不擅長(zhǎng)解譜?沒(méi)關(guān)系,有竅門(mén)就夠了!
來(lái)源:實(shí)驗(yàn)與分析 時(shí)間:2015-12-10 15:40:23 瀏覽:11368次

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不擅長(zhǎng)解譜?沒(méi)關(guān)系,有竅門(mén)就夠了!

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(lái)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(lái)對(duì)完全未知的化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。對(duì)于不同的情況解釋方法和側(cè)重點(diǎn)不同。

首先橫坐標(biāo):質(zhì)荷比m/z;縱坐標(biāo):離子流強(qiáng)度(相對(duì)豐度);相對(duì)豐度:最強(qiáng)峰的強(qiáng)度定為100%這個(gè)作為基礎(chǔ),咱們應(yīng)該知道的。接下來(lái):

由EI譜確定分子量的經(jīng)驗(yàn)談

在EI譜中,分子離子峰在數(shù)值上等于分子量。

分子離子峰M+ 的判別:

1)最大質(zhì)量數(shù)的峰可能是分子離子峰。 當(dāng)最大質(zhì)量端存在同位素峰簇時(shí),應(yīng)按有關(guān)原則尋找。

2)和低質(zhì)量離子的關(guān)系:

  1) 合理的中性碎片(小分子或自由基)的丟失。M-3到M-13、M-20到M-25之內(nèi)不可能有峰。

   2) 分子離子應(yīng)具有最完全的元素組成。

   3) 多電荷離子按電荷修正后所得到的質(zhì)量數(shù)應(yīng)小于或等于分子離子質(zhì)量數(shù)。

3)應(yīng)用氮規(guī)則
   當(dāng)化合物不含氮或含偶數(shù)個(gè)氮時(shí),其分子量為偶數(shù);
   當(dāng)化合物含奇數(shù)個(gè)氮時(shí),其分子量為奇數(shù)。

4)分子離子峰的強(qiáng)度和化合物的結(jié)構(gòu)類(lèi)型密切相關(guān)

   1) 芳香化合物>共軛多烯>脂環(huán)化合物>短直鏈烷烴>某些含硫化合物。通常給出較強(qiáng)的分子離子峰。

   2) 直鏈的酮、酯、醛、酰胺、醚、鹵化物等通常顯示分子離子峰。

   3) 脂肪族且分子量較大的醇、胺、亞硝酸酯、硝酸酯等化合物及高分支鏈的化合物通常沒(méi)有分子離子峰。

5)M+峰和M+H +峰或峰M-H +的判別

 醚、酯、胺、酰胺、氰化物、氨基酸酯、胺醇等可能有較強(qiáng)的M+H +峰,芳醛、某些醇或某些氮化物可能有較強(qiáng)的M-H +峰。

6)含氯和溴原子的化合物

   35Cl:相對(duì)豐度,75.77%

   37Cl:相對(duì)豐度,24.23%

   79Br:相對(duì)豐度,50.5%

   81Br:相對(duì)豐度,49.5%


7)有些沒(méi)有分子離子峰的化合物易丟失的中性分子

   醇易脫水而丟失質(zhì)量數(shù)18,分子量=最高質(zhì)量數(shù)+18

   乙酸乙酯易失去乙酸,質(zhì)量數(shù)60

判別分子離子峰時(shí)的困難:

(1) 樣品不氣化,或氣化分解,或在電離時(shí)無(wú)完整分子結(jié)構(gòu),因而無(wú)分子離子峰。

(2) 樣品中的雜質(zhì)在高質(zhì)量端出峰,特別是當(dāng)雜質(zhì)易揮發(fā)或其分子離子穩(wěn)定時(shí),干擾很大。

(3) 分子離子峰存在于同位素峰簇之中。

(4) 往往同時(shí)存在M+H +或M-H +,如何從中辨別出M+ 。

常見(jiàn)元素及其同位素的天然豐度



各種含Br和Cl化合物的的同位素峰的相對(duì)強(qiáng)度

如何一步步解譜?

(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(lèi)型及是否含有Cl、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(jiàn)的離子失去碎片的情況有:

M-15(CH3)、M-16(O,NH2)、M-17(OH,NH3)、M-18(H2O)、M-19(F)、M-26(C2H2) M-27(HCN,C2H3)、M-28(CO,C2H4)、M-29(CHO,C2H5)、M-30(NO)、M-31(CH2OH,OCH3、M-32(S,CH3OH)、M-35(Cl) 、M-42(CH2CO,CH2N2)、M-43(CH3CO,C3H7)、M-44(CO2,CS2)、M-45(OC2H5,COOH)、M-46(NO2C2H5OH)、M-79(Br) 、M-127(I)…  


(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/z15、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(lèi)型。

(6) 通過(guò)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(lái)源、物理化學(xué)性質(zhì)等,提出一種或幾種最可能的結(jié)構(gòu)。必要時(shí),可根據(jù)紅外和核磁數(shù)據(jù)得出最后結(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。

獲得哪些結(jié)構(gòu)信息?

1.分子離子及其元素組成。可用電子電離,化學(xué)電離或其他軟電離技術(shù)獲得分子量信息;用高分辨質(zhì)譜技術(shù)或通過(guò)同位素豐度可計(jì)算分子離子的元素組成,從而得到未知化學(xué)式

2.碎片離子的元素組成,這些信息有助于排出未知物的可能化學(xué)結(jié)構(gòu)

3.根據(jù)分子離子的元素組成可計(jì)算“環(huán)加雙鍵值”。它可提供分子骨架信息

4.特征離子。可提供化合物類(lèi)型信息

5.離子系列??商峁┕倌軋F(tuán)信息

6.失去中性碎片??商峁┕倌軋F(tuán)信息

7.譜圖中離子的m/z及豐度也包含結(jié)構(gòu)信息

8.對(duì)于不存在于譜圖庫(kù)的未知物,使用譜圖庫(kù)的檢索往往也能夠取得有用的結(jié)構(gòu)信息

離子之間的親緣關(guān)系、特殊結(jié)構(gòu)信息等


?        在接收分析樣品的時(shí)候,要充分了解樣品來(lái)源。是天然產(chǎn)物的,要了解提取方法;是合成樣品的,要了解合成方法.還要了解其他譜圖的信息

?        根據(jù)化學(xué)式,列出全部可能的結(jié)構(gòu),再根據(jù)離子裂解規(guī)律預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的碎片離子和大致豐度,并對(duì)照排除不合理結(jié)構(gòu)

?        最后合成這些最為可能的侯選化合物,并將其譜圖與未知物譜圖進(jìn)行對(duì)比,才能最終確定未知物的結(jié)構(gòu)

?        對(duì)較大未知物分子,應(yīng)綜合質(zhì)譜等所取得的信息,列出可能結(jié)構(gòu),再根據(jù)裂解規(guī)律篩選,最后用合成化合物的方法確定


質(zhì)譜圖千變?nèi)f化 要靈活解譜


有機(jī)化合物的質(zhì)譜圖千變?nèi)f化,有些化合物僅僅是取代基的位置不同,其質(zhì)譜圖幾有很大的差異,因此,解析未知物質(zhì)譜圖很難有統(tǒng)一的格式,要靈活運(yùn)用可能取得的結(jié)構(gòu)信息和知識(shí)。



上圖解譜:

1.最高峰A峰m/z 126(偶數(shù)),與碎片峰m/z 95(奇數(shù))相差31u,是失去合理中性物,據(jù)此判斷m/z 126為分子離子峰;

2.除了分子離子峰m/z 126為偶數(shù)外,其余碎片峰(m/z)都是奇數(shù),因此未知物不含N;

3.根據(jù)分子離子峰的同位素豐度,未知物含有2-3個(gè)O及5-6個(gè)C,分子量為126的合理化學(xué)式只有三個(gè):C5H2O4,C6H6O3,C7H10O2,由以上判斷,最有可能的化學(xué)式為C6H6O3;

4.根據(jù)C6H6O3計(jì)算環(huán)加雙鍵值為4;

5.m/z 126與m/z 95相差31u,合理的解釋是失去甲氧基,因此m/z 95離子的元素組成為C5H3O2;

6. m/z 95與m/z 67相差28u,可能失去C2H4或CO,因?yàn)閙/z 95只含3個(gè)氫,因此失去CO是正確的;

7. 根據(jù)上述兩點(diǎn),未知物分子中應(yīng)含COOCH3子結(jié)構(gòu),即甲酯;

8. 可導(dǎo)出m/z 67組成為C4H3O,環(huán)加雙鍵值為3。由于低于m/z 67的大部分離子豐度較低,推測(cè)該離子為雜環(huán),即呋喃環(huán)。由質(zhì)譜庫(kù)看出呋喃有顯著的m/z 39峰,未知物譜圖有同樣峰。

至此,可排出可能的結(jié)構(gòu)為呋喃甲酸甲酯,但無(wú)法確定是哪個(gè)異構(gòu)體。這兩個(gè)異構(gòu)體都能產(chǎn)生譜圖中的重要峰;若有高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù),即可直接獲得m/z 67,m/z 95的元素組成,使解析大為簡(jiǎn)化;最后,還要合成這兩個(gè)異構(gòu)體,再根據(jù)這兩個(gè)異構(gòu)體的質(zhì)譜圖和色譜保留時(shí)間最終確定未知物結(jié)構(gòu)。


1.  未知物質(zhì)譜中最高峰A是m/z 101(奇數(shù)),與m/z 86(偶數(shù))相差15u,為失去合理中性物,因此認(rèn)定m/z 101為分子離子峰

2.  除m/z 101為奇數(shù)外,其余重要峰的m/z為偶數(shù),因此未知物分子含奇數(shù)N

3.  修正m/z 100對(duì)m/z 101的干擾后,歸一化,得到正確的同位素豐度,由此估算未知物含5~6個(gè)C

4. 分子量為101,含5-6個(gè)C及奇數(shù)N,能符合此條件及合理化學(xué)鍵要求的化學(xué)式只有C6H15N,環(huán)加雙鍵值為零,未知物為飽和脂肪胺

5.  能夠由分子離子(m/z 101)失去甲基,產(chǎn)生基峰m/z 86離子的可能飽和脂肪胺有如下幾種:


6.  化合物(1)能產(chǎn)生如右碎片:失去與C連接的3個(gè)甲基中的任意一個(gè),都能產(chǎn)生m/z 86離子,但不易產(chǎn)生m/z 58和m/z 30的顯著峰


7.  化合物(2)能產(chǎn)生如右碎片:化合物(2)能產(chǎn)生較強(qiáng)m/z72而在未知物的譜圖中,m/z 72峰的豐度很低,此外,化合物(2)不易產(chǎn)生m/z 58的顯著峰


8.  化合物(3)能產(chǎn)生以下碎片離子


   由化合物(3)的結(jié)構(gòu),能夠很好地解釋未知物譜圖中各個(gè)峰的生成途徑,因此,化合物(3)為未知物譜圖最可能的答案

?        未知物譜圖中所有顯著離子峰的m/z為奇數(shù),判斷譜圖中沒(méi)有出現(xiàn)分子離子峰,用化學(xué)離子化方法得到未知物分子量為220,由高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)得到m/z 105,m/z 115及m/z 133離子的元素組成

?        由分子離子m/z 220,失去甲基得到碎片離子m/z 205,因?yàn)楫a(chǎn)生[M-14]碎片是極不可能的,可由m/z 205同位素豐度推斷未知物元素組成

?        分子量為偶數(shù),顯著的碎片峰都為奇數(shù),因此未知物不含N

?        由m/z 206 的豐度14.4%推斷,m/z 離子含13個(gè)C

5. m/z 207的豐度1.2%暗示未知物分子含1-2個(gè)O,若只含一個(gè)O則H數(shù)不合理,因此m/z 205合理的化學(xué)式為C13H17O2

6. m/z 205離子加一個(gè)甲基即為分子離子,因此未知物分子的化學(xué)式應(yīng)為C14H20O2,環(huán)加雙鍵值為5

7. 在譜圖中有顯著的離子峰m/z 91及m/z 105(C8H9),暗示分子含二甲基苯基,未知物可能結(jié)構(gòu)為:

8.  m/z 115的元素組成為C6H11O2,環(huán)加雙鍵值為1,即含一個(gè)環(huán)或雙鍵。根據(jù)以上結(jié)構(gòu),可推知它與m/z 105構(gòu)成互補(bǔ)離子

9.  m/z 105與m/z 115的豐度相當(dāng),即C6H11O2的電離能和二甲基苯基相近,可推測(cè)其為三甲基取代1,3-二氧戊環(huán)。至此,可推測(cè)未知物可能的結(jié)構(gòu)為:


以上結(jié)構(gòu)很好的解釋了有分子離子失去甲基產(chǎn)生豐度很高的峰,一些重要碎片產(chǎn)生途徑如下:

答案: 未知物為2-(2,4二甲基苯基)-2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊環(huán)


說(shuō)到底,解譜并不難,一個(gè)在于經(jīng)驗(yàn)的積累,一個(gè)是講求竅門(mén),摸透了門(mén)道,自然就水到渠成了,多練多思考,誰(shuí)都可以的。最忌的就是每次解譜只求答案,不去思考,不懂舉一反三哦。加油!未來(lái)的解譜專(zhuān)家!

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文字是人類(lèi)用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語(yǔ)言的工具。人類(lèi)往往先有口頭的語(yǔ)言后產(chǎn)生書(shū)面文字,很多小語(yǔ)種,有語(yǔ)言但沒(méi)有文字。文字的不同體現(xiàn)了國(guó)家和民族的書(shū)面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類(lèi)進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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