由EI谱确定分子量的经验谈
symmacros
第1楼2015/12/12
如何一步步解谱?
(1)由质谱的高质量端确定分子离子峰,求出分子量,初步判断化合物类型及是否含有Cl、Br、S等元素。
(2)根据分子离子峰的高分辨数据,给出化合物的组成式。
(3)由组成式计算化合物的不饱和度,即确定化合物中环和双键的数目,计算不饱和度有助于判断化合物的结构。
(4)研究高质量端离子峰。质谱高质量端离子峰是由分子离子失去碎片形成的。从分子离子失去的碎片,可以确定化合物中含有哪些取代基。常见的离子失去碎片的情况有:
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) 研究低质量端离子峰,寻找不同化合物断裂后生成的特征离子和特征离子系列。例如,正构烷烃的特征离子系列为m/z15、29、43、57、71等,烷基苯的特征离子系列为m/z91、77、65、39等。根据特征离子系列可以推测化合物类型。
(6) 通过上述各方面的研究,提出化合物的结构单元。再根据化合物的分子量、分子式、样品来源、物理化学性质等,提出一种或几种最可能的结构。必要时,可根据红外和核磁数据得出最后结果。
(7)验证所得结果。验证的方法有:将所得结构式按质谱断裂规律分解,看所得离子和所给未知物谱图是否一致;查该化合物的标准质谱图,看是否与未知谱图相同;寻找标样,做标样的质谱图,与未知物谱图比较等各种方法。
获得哪些结构信息?
1.分子离子及其元素组成。可用电子电离,化学电离或其他软电离技术获得分子量信息;用高分辨质谱技术或通过同位素丰度可计算分子离子的元素组成,从而得到未知化学式
2.碎片离子的元素组成,这些信息有助于排出未知物的可能化学结构
3.根据分子离子的元素组成可计算“环加双键值”。它可提供分子骨架信息
4.特征离子。可提供化合物类型信息
5.离子系列。可提供官能团信息
6.失去中性碎片。可提供官能团信息
7.谱图中离子的m/z及丰度也包含结构信息
8.对于不存在于谱图库的未知物,使用谱图库的检索往往也能够取得有用的结构信息
离子之间的亲缘关系、特殊结构信息等
? 在接收分析样品的时候,要充分了解样品来源。是天然产物的,要了解提取方法;是合成样品的,要了解合成方法.还要了解其他谱图的信息
? 根据化学式,列出全部可能的结构,再根据离子裂解规律预测可能产生的碎片离子和大致丰度,并对照排除不合理结构
? 最后合成这些最为可能的侯选化合物,并将其谱图与未知物谱图进行对比,才能最终确定未知物的结构
? 对较大未知物分子,应综合质谱等所取得的信息,列出可能结构,再根据裂解规律筛选,最后用合成化合物的方法确定
质谱图千变万化 要灵活解谱
有机化合物的质谱图千变万化,有些化合物仅仅是取代基的位置不同,其质谱图几有很大的差异,因此,解析未知物质谱图很难有统一的格式,要灵活运用可能取得的结构信息和知识。
symmacros
第2楼2015/12/12
上图解谱:
1.最高峰A峰m/z 126(偶数),与碎片峰m/z 95(奇数)相差31u,是失去合理中性物,据此判断m/z 126为分子离子峰;
2.除了分子离子峰m/z 126为偶数外,其余碎片峰(m/z)都是奇数,因此未知物不含N;
3.根据分子离子峰的同位素丰度,未知物含有2-3个O及5-6个C,分子量为126的合理化学式只有三个:C5H2O4,C6H6O3,C7H10O2,由以上判断,最有可能的化学式为C6H6O3;
4.根据C6H6O3计算环加双键值为4;
5.m/z 126与m/z 95相差31u,合理的解释是失去甲氧基,因此m/z 95离子的元素组成为C5H3O2;
6. m/z 95与m/z 67相差28u,可能失去C2H4或CO,因为m/z 95只含3个氢,因此失去CO是正确的;
7. 根据上述两点,未知物分子中应含COOCH3子结构,即甲酯;
8. 可导出m/z 67组成为C4H3O,环加双键值为3。由于低于m/z 67的大部分离子丰度较低,推测该离子为杂环,即呋喃环。由质谱库看出呋喃有显著的m/z 39峰,未知物谱图有同样峰。
至此,可排出可能的结构为呋喃甲酸甲酯,但无法确定是哪个异构体。这两个异构体都能产生谱图中的重要峰;若有高分辨质谱数据,即可直接获得m/z 67,m/z 95的元素组成,使解析大为简化;最后,还要合成这两个异构体,再根据这两个异构体的质谱图和色谱保留时间最终确定未知物结构。
1. 未知物质谱中最高峰A是m/z 101(奇数),与m/z 86(偶数)相差15u,为失去合理中性物,因此认定m/z 101为分子离子峰
2. 除m/z 101为奇数外,其余重要峰的m/z为偶数,因此未知物分子含奇数N
3. 修正m/z 100对m/z 101的干扰后,归一化,得到正确的同位素丰度,由此估算未知物含5~6个C
4. 分子量为101,含5-6个C及奇数N,能符合此条件及合理化学键要求的化学式只有C6H15N,环加双键值为零,未知物为饱和脂肪胺
5. 能够由分子离子(m/z 101)失去甲基,产生基峰m/z 86离子的可能饱和脂肪胺有如下几种:
6. 化合物(1)能产生如右碎片:失去与C连接的3个甲基中的任意一个,都能产生m/z 86离子,但不易产生m/z 58和m/z 30的显著峰
7. 化合物(2)能产生如右碎片:化合物(2)能产生较强m/z72而在未知物的谱图中,m/z 72峰的丰度很低,此外,化合物(2)不易产生m/z 58的显著峰
8. 化合物(3)能产生以下碎片离子
由化合物(3)的结构,能够很好地解释未知物谱图中各个峰的生成途径,因此,化合物(3)为未知物谱图最可能的答案
? 未知物谱图中所有显著离子峰的m/z为奇数,判断谱图中没有出现分子离子峰,用化学离子化方法得到未知物分子量为220,由高分辨质谱数据得到m/z 105,m/z 115及m/z 133离子的元素组成
? 由分子离子m/z 220,失去甲基得到碎片离子m/z 205,因为产生碎片是极不可能的,可由m/z 205同位素丰度推断未知物元素组成
? 分子量为偶数,显著的碎片峰都为奇数,因此未知物不含N
? 由m/z 206 的丰度14.4%推断,m/z 离子含13个C
5. m/z 207的丰度1.2%暗示未知物分子含1-2个O,若只含一个O则H数不合理,因此m/z 205合理的化学式为C13H17O2
6. m/z 205离子加一个甲基即为分子离子,因此未知物分子的化学式应为C14H20O2,环加双键值为5
7. 在谱图中有显著的离子峰m/z 91及m/z 105(C8H9),暗示分子含二甲基苯基,未知物可能结构为:
8. m/z 115的元素组成为C6H11O2,环加双键值为1,即含一个环或双键。根据以上结构,可推知它与m/z 105构成互补离子
9. m/z 105与m/z 115的丰度相当,即C6H11O2的电离能和二甲基苯基相近,可推测其为三甲基取代1,3-二氧戊环。至此,可推测未知物可能的结构为:
以上结构很好的解释了有分子离子失去甲基产生丰度很高的峰,一些重要碎片产生途径如下:
答案: 未知物为2-(2,4二甲基苯基)-2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环
说到底,解谱并不难,一个在于经验的积累,一个是讲求窍门,摸透了门道,自然就水到渠成了,多练多思考,谁都可以的。最忌的就是每次解谱只求答案,不去思考,不懂举一反三哦。加油!未来的解谱专家!(实验与分析编辑整理)