电子电离(EI)是一种成熟的电离方法,最普遍用于确定未知化合物的结构。一旦获得了样本的质谱,我们如何将数据解释为我们可以识别的结果?
1.鉴定分子离子峰
1)必须是最高质量的离子峰。
2)必须是具有奇数电荷的离子峰。
3)合理的片段可以丢失,并且具有合理质量编号的离子峰,如M-1,M-15,M-18,M-28,M-44,等等。具有4-13和21-25个质量差异的峰值不太可能出现。
4)质量号必须符合氮规则。
在常见的有机化合物分子中,仅氮原子具有奇数键合价甚至质量数。巧合的规则是所有分子中的氮原子的数量与分子离子的偶数或奇数质量数的数量有关,称为质谱中的“氮规则”。
含有氮原子或甚至氮原子的质量光谱片段的质量数必须是奇数。含有奇数氮原子的质谱的质量分数必须具有偶数。
5)同位素峰的鉴定和应用。
在有机化合物中的常见元素中,H1, F19.,P.31., 一世127.没有天然同位素。o的数量16.和n14.在分子通常很小,它们的天然同位素丰度远小于1%(o18.0.2%,n15.0.37%),效果很小,可忽略不计。丰富的c13.,c的同位素12.在分子中常见的原子自然是1.1%。当分子中的碳原子数很大时,C的丰度13.可以提供有用的信息。此外,其他常见的天然同位素包括:硅的天然同位素(Si28.100%,si29.5.1%,si30.3.4%),硫的天然同位素(s32.100%,s34.4.4%),氯的同位素(CL35.100%,cl37.32.5%)和溴的同位素(BR79.100%,BR81.98%)。当有多个氯和溴原子时,一系列强度峰如一种+ 2,一种+ 4,一种+ 6可以出现。
6)辅助软离子化技术:如Fab,ESI,等等。软离子化技术通常给予聚类离子峰,如m+ 1,m+ 18(h2o),m+ 70(底物甘油),其对于鉴定分子离子峰非常有用。
2.分析片段离子峰
难以尝试解释全谱的质谱碎片峰,因为通过离子反应产生的一些离子发生在质谱层中。因此,我们只需要正确识别和解释频谱的强峰和一些结构特征。
1)发现结构特征的重新排列峰值
2)计算峰之间的质量差异,找到合理的质量相关碎片,并获得重要的结构信息。确定失去合理中性碎片的常见峰。例如,含有羟基(-OH)的基团容易发生M-18峰。含有羰基(C = O)的基团容易发生M-28峰。含有羧基(-COOH)基团和环氧基团的化合物倾向于具有M-44峰。
3.推断分子结构的一般过程
(1)分子离子峰由质谱法的高质量末端测定。
(2)基于分子离子峰的高分辨率数据导出化合物的化学式。
(3)计算来自化学式的化合物的不饱和度,即,确定化合物中环的数量和双键。
(4)高质量末端离子峰的研究。质谱的高质量末端离子峰是由分子离子片段的损失引起的。从分子离子损失片段中,可以确定化合物中含有哪些取代基。
(5)研究低质量端离子峰,以找到不同化合物切割后产生的特征离子和离子系列。例如,N-烷烃的特征离子系列的M / Z为15,29,43,57,71。
(6)通过上述研究,提出了该化合物的结构单元。根据该化合物的分子量,分子式,样品来源,物理和化学性质,提出了一种或多种可能的结构。
(7)验证结果。验证方法包括:
A.根据质谱法的碎片规律分解所获得的结构式,检查所得离子和给定未知的光谱是否一致;
B.检查化合物的标准质谱是否与未知光谱相同;
C.找到标准样品并获得标准样品的质谱,然后将其与未知的光谱进行比较。
来自McCallum等,1998的图
参考:
1. Nicolescu T O.质谱解释。质谱,2017:23。
王景宗。如何解释EI-MS谱。大学化学,2016,31(4):49-54 DOI:10.3866 / PKU.DXHX20160449。
