质谱图分析2
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有机质谱解析2
质谱，即质量的谱图。
物质的分子经物理作用或化学反应等途径形成带电粒子，某些带电粒子可进一步断裂。
如用电子轰击有机化合物（M），使其产生离子的过程如下：每一离子的质量与所带电荷的比称为质荷比(m/z ,曾用m/e表示)。
不同质荷比的离子经质量分离器一一分离后，由检测器测定每一离子的质荷比及相对强度，由此得出的谱图称为质谱。
下面为甲醇的质谱分析实例。
表1-1甲醇的质谱数据图1-5 甲醇的质谱图从质谱分析中可以得到有机化合物分子结构信息，上图中只失去一个电子的离子（m/z 32）被称为分子离子。
其质荷比与母体分子的分子量相等。
母体分子或分子离子裂解形成碎片离子，这种裂解与分子结构有密切关系。
此外，谱图中同位素离子的丰度与天然元素中同位素的丰度有相关性，由此可推测样品中某种元素的存在。
质谱分析与核磁共振波谱及红外光谱分析相结合，便可以确定有机化合物的分子结构。
质谱分析中常用术语和缩写式如下：质谱图上反应各离子的质荷比及丰度的峰被称为某离子峰。
在质谱图上可以看到各种离子及其相对强度，这些信息与分子结构有关。
本章主要介绍电子电离质谱中各种离子的形成、特点及其在质谱解析中的作用。
第一节分子离子分子离子（M+。
）是质谱图中最有价值的信息，是测定化合物分子量的依据。
用高分辨质谱可以直接测定化合物的分子式。
用低分辨质谱得到的数据，结合同位素离子、碎片离子也可以推测化合物的分子式。
一、分子离子的形成分子失去一个电子后形成分子离子。
一般来讲，从分子中失去的电子应该是分子中束缚最弱的电子，如双键或叁键的π电子、杂原子上的非键电子等，失去电子的难易顺序为：杂原子> C=C > C-C > C-H易难有机化合物在质谱中的分子离子稳定度有如下次序：芳香环 > 共轭烯 > 烯 >环状化合物 > 羰基化合物 > 醚 >酯 > 胺 > 酸 > 醇 >高度分支的烃类。
质谱谱图解析
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
至此，可排出可能的ห้องสมุดไป่ตู้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
两种异构体产生谱图中重要峰的途径如下：
例 12
这是一张由植物中提取的一种成分的质谱图，应用化学电离技术获得分 子量为151，由同位素丰度得到该分子元素组成为C9H13NO
7. 未知物化学式比色酮和香豆素多了一个O，即多一个羟基
8. 天然的色酮及香豆素衍生物类化合物中，取代基多位于A环：
9. 由香豆素及色酮的质谱图可看到两者都发生消除反应，失去[CO]，产生 [M-28]碎片离子，但只有色酮发生失去乙炔的消除反应，产生[M-26]碎片 离子，而香豆素不发生这种反应
10. 未知物的谱图中只有[M-28]的碎片峰（m/z 118），而没有[M-26]的 碎片峰（m/z 120），因此排除了羟基色酮的可能
1. 未知物谱图中质量数最高的峰是m/z 254（偶数），与m/z 226相差28 u，为失去合理中性物，因此认定m/z 254为分子离子峰
2. 由m/z 254离子的元素组成C15H10O4计算其环加双键值为11 3. 分子离子峰为基峰环加双键值为11可产生[M-28]+显著碎片峰，具有
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
至此，可排出可能的ห้องสมุดไป่ตู้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
两种异构体产生谱图中重要峰的途径如下：
例 12
这是一张由植物中提取的一种成分的质谱图，应用化学电离技术获得分 子量为151，由同位素丰度得到该分子元素组成为C9H13NO
7. 未知物化学式比色酮和香豆素多了一个O，即多一个羟基
8. 天然的色酮及香豆素衍生物类化合物中，取代基多位于A环：
9. 由香豆素及色酮的质谱图可看到两者都发生消除反应，失去[CO]，产生 [M-28]碎片离子，但只有色酮发生失去乙炔的消除反应，产生[M-26]碎片 离子，而香豆素不发生这种反应
10. 未知物的谱图中只有[M-28]的碎片峰（m/z 118），而没有[M-26]的 碎片峰（m/z 120），因此排除了羟基色酮的可能
1. 未知物谱图中质量数最高的峰是m/z 254（偶数），与m/z 226相差28 u，为失去合理中性物，因此认定m/z 254为分子离子峰
2. 由m/z 254离子的元素组成C15H10O4计算其环加双键值为11 3. 分子离子峰为基峰环加双键值为11可产生[M-28]+显著碎片峰，具有
质谱2-2018
10:54
6
五、离子-分子反应生成的离子
离子源局部浓度过大时，发生离子-分子碰撞， 生成一个比分子离子更大质量的离子，这个离 子称为离子-分子反应生成的离子。
在EI时，应避免这类离子的产生；而CI-MS 正是利用离子-分子反应使样品分子电离。
10:54
7
六、负离子
带负电荷的离子：通过电子捕获及形成离子对 等机理产生； 在EI时，负离子的丰度低（正离子的10－4）， 常规质谱研究正离子； 在CI-MS中，含电负性原子的化合物负离子产 率很高，具有高选择性，可以利用。
1、Cl、Br元素的识别和原子数目确定
Cl、Br是A＋2类元素，且重同位素丰度特 别大，利用分子离子区域的离子峰形判断。
以Cl为例 35Cl : 37Cl 3 : 1
分子中含一个Cl原子
CH335Cl CH337Cl
M
M+2
m/z 50
52
丰度比 3Leabharlann : 150(3) 52(1)
31
分子含二个Cl原子，如CH2Cl1Cl2
3、丰度与化合物类型匹配
分子离子的丰度主要取决于它的稳定性。 各类有机物分子离子稳定性顺序如下：
芳香族化合物、共轭烯烃、脂环化合物、硫 醚、直链烃、硫醇、酮、胺、酯、醚、羧酸、支 链烃和醇
10:54
21
一些典型化合物分子离子峰的相对强度
（M=130左右）
化合物名称 萘、喹啉
M+·相对强度 /% 100
第三章 有机质谱
Mass spectroscopy（MS）
第三节 质谱中的各种离子
•分子离子 •碎片离子 •同位素离子 •多电荷离子 •负离子 •离子－分子反应产生的离子 •亚稳离子
质谱分析2
例如：
1. α断裂（游离基中心引发的断裂） 断裂（游离基中心引发的断裂） • 在奇电子离子（OE）中，定域的自由位置（即游离 基中心）由于有强烈的电子配对倾向，它即提供了 孤电子与毗邻（α位）的原子形成新的键，导致 α-原子另一端的键断裂。这种断裂通常称为α断 裂。 • 该键断裂时，两个碎片各得一个电子，因此是均裂。 用“ ”表示，也产生一个偶电子离子和一 个自由基。 • 其通式可表达为：
6.2
质谱裂解表示法
6.2.1 分子离子的表示方法 分子离子（ 一、分子离子（Molecular ion）和分子离子峰： ）和分子离子峰： • 分子经电子轰击，失去一个价电子形成的带正电荷离子称为 分子离子或母离子，质谱中相应的峰称为分子离子峰或母离 子峰。 • 通式为：M+e → M++2e 其中：M+表示分子离子。 • 分子离子峰一般位于质荷比最高位置，它的质量数即是化合 物的相对分子质量。 二、分子离子正电荷 + • 在质谱中用“+”或“ ”表示正电荷，前者表示分子中有 ⋅ 偶数个电子（EE），后者表示有奇数个电子（OE）。 • 正电荷位置要尽可能在化学式中明确表示，这有利于判断以 后的开裂方向。
2.判断裂片离子含偶数个电子还是奇数个电子的方法 判断裂片离子含偶数个电子还是奇数个电子的方法 • 由C、H、O、N组成的离子，其中N为偶数（包括零） 个时，如果离子的质量数为偶数则必含奇数个电子； 如果离子的质量数为奇数则必含偶数个电子。 • 由C、H、O、N组成的离子，其中N为奇数个时，若 离子的质量数为偶数则必含偶数个电子，若离子的 质量数为奇数则必含奇数个电子。 • 如果知道离子的元素组成，若该离子元素组成的总 化合价为偶数时，减去一变奇数，该离子为奇电子 离子，总化合价为奇数时，减去1，变偶数，该离子 为偶电子离子。
质谱介绍及质谱图的解析（2）
质谱介绍及质谱图的解析（2）5. 傅⾥叶变换分析器在⼀定强度的磁场中，离⼦做圆周运动，离⼦运⾏轨道受共振变换电场限制。
当变换电场频率和回旋频率相同时，离⼦稳定加速，运动轨道半径越来越⼤，动能也越来越⼤。
当电场消失时，沿轨道飞⾏的离⼦在电极上产⽣交变电流。
对信号频率进⾏分析可得出离⼦质量。
将时间与相应的频率谱利⽤计算机经过傅⾥叶变换形成质谱。
其优点为分辨率很⾼，质荷⽐可以精确到千分之⼀道尔顿。
四、串联质谱及联⽤技术1. 串联质谱两个或更多的质谱连接在⼀起，称为串联质谱。
最简单的串联质谱（MS/MS）由两个质谱串联⽽成，其中第⼀个质量分析器（MS1）将离⼦预分离或加能量修饰，由第⼆级质量分析器（MS2）分析结果。
最常见的串联质谱为三级四极杆串联质谱。
第⼀级和第三级四极杆分析器分别为MS1和MS2，第⼆级四极杆分析器所起作⽤是将从MS1得到的各个峰进⾏轰击，实现母离⼦碎裂后进⼊MS2再⾏分析。
现在出现了多种质量分析器组成的串联质谱，如四极杆-飞⾏时间串联质谱（Q-TOF）和飞⾏时间－飞⾏时间（TOF-TOF）串联质谱等，⼤⼤扩展了应⽤范围。
离⼦阱和傅⾥叶变换分析器可在不同时间顺序实现时间序列多级质谱扫描功能。
MS/MS最基本的功能包括能说明MS1中的母离⼦和MS2中的⼦离⼦间的联系。
根据MS1和MS2的扫描模式，如⼦离⼦扫描、母离⼦扫描和中性碎⽚丢失扫描，可以查明不同质量数离⼦间的关系。
母离⼦的碎裂可以通过以下⽅式实现：碰撞诱导解离，表⾯诱导解离和激光诱导解离。
不⽤激发即可解离则称为亚稳态分解。
MS/MS在混合物分析中有很多优势。
在质谱与⽓相⾊谱或液相⾊谱联⽤时，即使⾊谱未能将物质完全分离，也可以进⾏鉴定。
MS/MS可从样品中选择母离⼦进⾏分析，⽽不受其他物质⼲扰。
MS/MS在药物领域有很多应⽤。
⼦离⼦扫描可获得药物主要成分，杂质和其他物质的母离⼦的定性信息，有助于未知物的鉴别，也可⽤于肽和蛋⽩质氨基酸序列的鉴别。
化学分析和质谱谱图的定量分析
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化学分析和质谱谱图的定量分析
目录
质谱谱图的基本原理
化学分析方法
质谱谱图的定量分析方法
质谱谱图定量分析的误差来源及控制方法
质谱谱图定量分析的应用实例
质谱谱图的基本原理
离子源：将待测物质转化为带电粒子
质量分析器：将带电粒子按照质量分离
检测器：检测分离后的带电粒子，输出信号
加速电场：将带电粒子加速，使其获得能量
应用范围：适用于多种物质的分析，如金属离子、有机物等
优点：操作简便、准确度高、灵敏度高
原理：不同物质对光的吸收不同，通过测量物质对光的吸收程度，可以确定物质的含量
质谱谱图的定量分析方法
定义：在样品中加入已知浓度的内标物，通过比较样品和内标物的峰强进行定量分析的方法。
缺点：需要准确测定内标物的峰强和浓度，且操作复杂，需要专业人员操作。
应用范围：广泛应用于化学分析、药物分析、环境监测等领域。
优点：不受样品基质的影响，准确度高，可对多种化合物进行定量分析。
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定义：通过绘制校正曲线，将质谱谱图的信号强度与待测组分的浓度建立对应关系的方法。
原理：利用已知浓度的标准样品，在相同的实验条件下绘制校正曲线，通过比较标准样品与待测样品的信号强度，计算待测样品的浓度。
在基因组学研究中，质谱谱图定量分析可用于基因表达分析和单核苷酸多态性研究，了解基因表达与疾病的关系。
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亚稳离子峰：表示亚稳态离子的质量数
化学分析方法
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应用范围：金属元素和部分非金属元素的定量分析
化学分析和质谱谱图的定量分析
目录
质谱谱图的基本原理
化学分析方法
质谱谱图的定量分析方法
质谱谱图定量分析的误差来源及控制方法
质谱谱图定量分析的应用实例
质谱谱图的基本原理
离子源：将待测物质转化为带电粒子
质量分析器：将带电粒子按照质量分离
检测器：检测分离后的带电粒子，输出信号
加速电场：将带电粒子加速，使其获得能量
应用范围：适用于多种物质的分析，如金属离子、有机物等
优点：操作简便、准确度高、灵敏度高
原理：不同物质对光的吸收不同，通过测量物质对光的吸收程度，可以确定物质的含量
质谱谱图的定量分析方法
定义：在样品中加入已知浓度的内标物，通过比较样品和内标物的峰强进行定量分析的方法。
缺点：需要准确测定内标物的峰强和浓度，且操作复杂，需要专业人员操作。
应用范围：广泛应用于化学分析、药物分析、环境监测等领域。
优点：不受样品基质的影响，准确度高，可对多种化合物进行定量分析。
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定义：通过绘制校正曲线，将质谱谱图的信号强度与待测组分的浓度建立对应关系的方法。
原理：利用已知浓度的标准样品，在相同的实验条件下绘制校正曲线，通过比较标准样品与待测样品的信号强度，计算待测样品的浓度。
在基因组学研究中，质谱谱图定量分析可用于基因表达分析和单核苷酸多态性研究，了解基因表达与疾病的关系。
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亚稳离子峰：表示亚稳态离子的质量数
化学分析方法
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应用范围：金属元素和部分非金属元素的定量分析
质谱图结构解析 (2)
71
72
100(M )
20 30 40 50 60 70 80 90 100 m/z
O H3C H2C C
- [CH2 CH2 CH3]
m/z=57(75%)O H3C H2C C
CH2 CH2 CH3
- [H3C H2C]
O m/z=71(48%) C CH2 CH2 CH3
第二十二页，共51页
脂肪醛的M-1峰 强度与M相近,
50
C6 m/z=85
57 85
40
m/z=71
30
C5 m/z=99
20 10
C7
113 C8
C9
C10
M C12 M 15 C16
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210220230
第十九页，共51页
六、卤代烷
卤代烷的分子离子峰都很弱，由同位素簇离子 的丰度特征可以判断氯和溴原子的存在及其数目。
第二十页，共51页
七、醛、酮的质谱图
分子离子峰明显。
发生麦氏重排和α 断裂。失
去较大烷基。
辛酮-2质谱图
第二十一页，共51页
43 29
O
57
H3C H2C C CH2 CH2 CH3
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150
第十五页，共51页
% OF BASE PEAK
100
45 2 -PenTanol MW88
90
80 70
H CH3(CH2)2 C CH3
第二章 有机质谱2
之为质谱图。
质谱图： ① 分子离子峰提供分子量， ② 碎片峰提供结构信息
复习质谱峰类型 分子在离子源中可产生各种电离，即同一分子可产生多种离子峰：分
子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、重排离子峰、亚稳离子峰等。
设有机化合物由A，B，C和D组成，当蒸汽分子进入离子源，受到电
子轰击可能发生下列过程而形成各种类型的离子： 分子离子
2、重排（脱掉中性分子）
麦氏（Mclafferty）重排反应
具有以下结构通式的化合物，可进行γ－H重排到不饱和 基团上，并伴随发生β键断裂的麦氏重排反应：
H QZ CY
X
-e
H QZ
CY X
QH Z CY
X
Z
+ QH
C
Y
X
醛、酮、羧酸、酯都可发生麦氏重排，产生特征质谱峰。
OH R
γ
RC
α
β
OH R RC
HN(C2H5)2 73
① H
H3C
- CH2=CH2
②
H2
a
C
. N(C2H5)2
H2C
- CH3
N(C2H5)2
101
86
. ③ i - N(C2H5)2
④ i - CH2=NC2H5
+ C2H5 29
+ C2H5 29
第二章 有机质谱
➢质谱概述 ➢质谱仪及其原理 ➢有机化合物的质谱反应及机理 ➢各类化合物的质谱特征 ➢有机化合物质谱解析 ➢生物质谱技术及联用技术
R' CR Y
R + CR Y
c、含π键的化合物
R1 CH2 CH
CH2
－ e R1 CH2 CH
质谱图： ① 分子离子峰提供分子量， ② 碎片峰提供结构信息
复习质谱峰类型 分子在离子源中可产生各种电离，即同一分子可产生多种离子峰：分
子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、重排离子峰、亚稳离子峰等。
设有机化合物由A，B，C和D组成，当蒸汽分子进入离子源，受到电
子轰击可能发生下列过程而形成各种类型的离子： 分子离子
2、重排（脱掉中性分子）
麦氏（Mclafferty）重排反应
具有以下结构通式的化合物，可进行γ－H重排到不饱和 基团上，并伴随发生β键断裂的麦氏重排反应：
H QZ CY
X
-e
H QZ
CY X
QH Z CY
X
Z
+ QH
C
Y
X
醛、酮、羧酸、酯都可发生麦氏重排，产生特征质谱峰。
OH R
γ
RC
α
β
OH R RC
HN(C2H5)2 73
① H
H3C
- CH2=CH2
②
H2
a
C
. N(C2H5)2
H2C
- CH3
N(C2H5)2
101
86
. ③ i - N(C2H5)2
④ i - CH2=NC2H5
+ C2H5 29
+ C2H5 29
第二章 有机质谱
➢质谱概述 ➢质谱仪及其原理 ➢有机化合物的质谱反应及机理 ➢各类化合物的质谱特征 ➢有机化合物质谱解析 ➢生物质谱技术及联用技术
R' CR Y
R + CR Y
c、含π键的化合物
R1 CH2 CH
CH2
－ e R1 CH2 CH
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棒线代表质荷比的离子。图谱中最强的一个峰称为
基峰，将它的强度定为100。
离子流强度有两种不同的表示方法:
（1）绝对强度 是将所有离子峰的离子流强度相加作为总离子流，
用各离子峰的离子强度除以总离子流，得出各离子流 占总离子流的百分数 （2）相对强度
以质谱峰中最强峰作为100％，称为基峰（该离子 的丰度最大、最稳定），然后用各种峰的离子流强度 除以基峰的离子流强度，所得的百分数就是相对强度。
碎片离子 由分子离子在离子源中碎裂生成的。 奇电子离子 外层有未成对电子的离子。 偶电子离子 外层电子全部成对的离子。 同位素峰 元素组成中含有一个非最高天然丰度的
同位素。 亚稳峰 m*
离子在质谱仪的无场漂移区中分解而形成的峰。 母离子 在任一反应中发生分解的离子。 子离子 离子碎裂反应产生的离子。
现在一般的质谱图都以相对强度表示，并以棒图的形 式画出来
对于有机质谱最经典、使用最广泛的是电子 轰击法（EI）。
EI法的特点：
方法成熟。无论是理论研究，仪器设备，还是资料积 累都比较完善。至今出版的质谱标准图集基本上是 70eV的电子轰击质谱图。
谱图中有较多的碎片离子，能提供丰富的结构信息。 灵敏度高，能检测纳克级样品。 重复性好。相对于其他电离技术，EI的重复性最好。
EI法的缺点：
70eV的轰击电子能量较高，使某些化合物的分子离子 检测不到，造成分子量测定的困难。
EI法要求样品先气化然后才能电离，受热易分解，或 者是不能气化的物质都不适宜用电子轰击法电离。
三、质谱中各种离子
分子离子 被电离了的分子。 “+”表示分子离子带一个电子电量 的正电荷, “.” 表示它有一个不成对电子。
离子的类型
1. 分子离子峰（分子失去一个价电子而生成的离子称为 分子离子M+.） 作为分子离子的必要条件：
必须是谱图中最高质量的离子，必须是奇电子离子 符合氮规则 必须能够通过丢失合理的中性碎片，产生谱图中高质
量区的重要离子
分子离子峰丰度大小排列： 芳香化合物>共轭双键>脂环化合物>直链烷烃>硫醇> 酮>胺>酯>酸>分支烷烃>醇
33S/32S 0.8 34S /32S 4.4 37Cl/35Cl 32.5 81Br/79Br 97.9
m/z
16
1 12
15
13
14 15
16
17
m/z
RA 3.1
1.0 3.9
9.2 85 100
1.1
甲烷的质谱图
M/z16的分子离子峰是由最大丰度的同位素组成的离子 （12C1H4）·+产生的； M/z17即（M+1）的同位素峰，是由分子离 子（13C1H4）·+（12C1H32H）·+共同形成。
同 35Cl 位 37Cl
素 79Br
峰 81Br
天然丰度
99.985 0.015 98.893 1.107 99.634 0.366 99.759 0.037 0.204 95.0 0.76 4.22 75.77 24.23 50.537 49.463
丰度比（％）
2H/ 1H 0.015 13C/12C 1.11 15N/14N 0.37 17O /16O 0.04 18O/16O 0.20
同位素峰的强度比与同位素的天然丰度比是相当的。
4、碎片离子峰
一般有机化合物的电离能为7－13电子伏特，质谱中常用的
电离电压为70电子伏特，使结构裂解，产生各种“碎片”离子。
15 29 43 57
71
H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
正
71 57 43 29
15
己
烷 71 H3C CH2 CH2 CH2 CH2
可以看到比分子离子峰大
1H
一个质量单位的峰；有时
2H 12C
还可以观察到M+2，M+3
13C
等。
14N
15N
16O
17O
例如：CH4 M=16 12C+1H×4=16 M
13C+1H×4=17 M+1
12C+2H+1H×3=17 M+1
13C+2H+1H×3=18 M+2
18O
32S
分子离子峰
33
空气表示方法： (以上图为例)
m/z 14 (4.0) 16 (0.8) 20 (0.8)
m/z 28 (100) 29 (0.76)
32 (23)
m/z 33 (0.02) 34 (0.99) 40 (2.0)
44 (0.10)
括弧中的数字即峰的相对强度，表示100％者是基峰， N空N22气在 的中空23占％气1。中/5含，量N2最占高4/而5，且N也2最的稳峰定高。为（10302％），是OO2就2，占在
亚稳离子是研究质谱碎裂机理的重要手段，它能指示 发生碎裂的离子（母离子）与产物离子（子离子）之 间的关联。亚稳离子必须用特殊的实验技术才能检测。
亚稳离子峰的质量数通常不是整数，其峰形不是一个 尖峰，而是一个跨几个质量数的宽峰。
3、同位素离子峰
一些同位素的天然丰度及丰度比
由于同位素的存在，
同位素
CH3
57 H3C CH2 CH2 CH2
分子离子的丰度主要取决于其稳定性和分子电离所 需的能量。因此分子离子的强弱提供了分子结构的 信息。
一般情况下，分子的稳定性与分子离子的稳定性有 平行关系，分子离子的稳定性通常随不饱和度和环 的数目的增加而增大。
杂原子外层未成键电子被电离的容易程度，按周期 表纵列自上而下，横行自右而左的方向增大
分子电离所需的能量越低，分子离子也 越高。
2、亚稳离子峰(m*)
在离子源中形成，并在到达检测器时还没有发生进一 步碎裂的离子就是稳定离子。如果某个离子在离子源 中就已经发生碎裂，那么它就是不稳定离子。
第三种情况，即某个离子在从离子源到检测器的运动 中发生了碎裂，这种离子称亚稳离子。亚稳离子的平 均寿命为5x10-6s,介于稳定离子和不稳定离子之间。
本课章节
质谱图的组成 质谱峰类型
质谱中各种离子
一、质谱图的组成
质谱图由横坐标、纵坐标和棒线组成。 横坐标表示 m/z，由于分子离子或碎片离子在大 多数情况下只带一个正电荷，所以通常称m/z为质量 数，对于低分辨率的仪器，离子的质荷比在数值上 就等于它的质量数。 纵坐标表示离子强度，在质谱中可以看到几个高 低不同的峰，纵坐标峰高代表了各种不同质荷比的 离子丰度-离子流强度。
基峰，将它的强度定为100。
离子流强度有两种不同的表示方法:
（1）绝对强度 是将所有离子峰的离子流强度相加作为总离子流，
用各离子峰的离子强度除以总离子流，得出各离子流 占总离子流的百分数 （2）相对强度
以质谱峰中最强峰作为100％，称为基峰（该离子 的丰度最大、最稳定），然后用各种峰的离子流强度 除以基峰的离子流强度，所得的百分数就是相对强度。
碎片离子 由分子离子在离子源中碎裂生成的。 奇电子离子 外层有未成对电子的离子。 偶电子离子 外层电子全部成对的离子。 同位素峰 元素组成中含有一个非最高天然丰度的
同位素。 亚稳峰 m*
离子在质谱仪的无场漂移区中分解而形成的峰。 母离子 在任一反应中发生分解的离子。 子离子 离子碎裂反应产生的离子。
现在一般的质谱图都以相对强度表示，并以棒图的形 式画出来
对于有机质谱最经典、使用最广泛的是电子 轰击法（EI）。
EI法的特点：
方法成熟。无论是理论研究，仪器设备，还是资料积 累都比较完善。至今出版的质谱标准图集基本上是 70eV的电子轰击质谱图。
谱图中有较多的碎片离子，能提供丰富的结构信息。 灵敏度高，能检测纳克级样品。 重复性好。相对于其他电离技术，EI的重复性最好。
EI法的缺点：
70eV的轰击电子能量较高，使某些化合物的分子离子 检测不到，造成分子量测定的困难。
EI法要求样品先气化然后才能电离，受热易分解，或 者是不能气化的物质都不适宜用电子轰击法电离。
三、质谱中各种离子
分子离子 被电离了的分子。 “+”表示分子离子带一个电子电量 的正电荷, “.” 表示它有一个不成对电子。
离子的类型
1. 分子离子峰（分子失去一个价电子而生成的离子称为 分子离子M+.） 作为分子离子的必要条件：
必须是谱图中最高质量的离子，必须是奇电子离子 符合氮规则 必须能够通过丢失合理的中性碎片，产生谱图中高质
量区的重要离子
分子离子峰丰度大小排列： 芳香化合物>共轭双键>脂环化合物>直链烷烃>硫醇> 酮>胺>酯>酸>分支烷烃>醇
33S/32S 0.8 34S /32S 4.4 37Cl/35Cl 32.5 81Br/79Br 97.9
m/z
16
1 12
15
13
14 15
16
17
m/z
RA 3.1
1.0 3.9
9.2 85 100
1.1
甲烷的质谱图
M/z16的分子离子峰是由最大丰度的同位素组成的离子 （12C1H4）·+产生的； M/z17即（M+1）的同位素峰，是由分子离 子（13C1H4）·+（12C1H32H）·+共同形成。
同 35Cl 位 37Cl
素 79Br
峰 81Br
天然丰度
99.985 0.015 98.893 1.107 99.634 0.366 99.759 0.037 0.204 95.0 0.76 4.22 75.77 24.23 50.537 49.463
丰度比（％）
2H/ 1H 0.015 13C/12C 1.11 15N/14N 0.37 17O /16O 0.04 18O/16O 0.20
同位素峰的强度比与同位素的天然丰度比是相当的。
4、碎片离子峰
一般有机化合物的电离能为7－13电子伏特，质谱中常用的
电离电压为70电子伏特，使结构裂解，产生各种“碎片”离子。
15 29 43 57
71
H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
正
71 57 43 29
15
己
烷 71 H3C CH2 CH2 CH2 CH2
可以看到比分子离子峰大
1H
一个质量单位的峰；有时
2H 12C
还可以观察到M+2，M+3
13C
等。
14N
15N
16O
17O
例如：CH4 M=16 12C+1H×4=16 M
13C+1H×4=17 M+1
12C+2H+1H×3=17 M+1
13C+2H+1H×3=18 M+2
18O
32S
分子离子峰
33
空气表示方法： (以上图为例)
m/z 14 (4.0) 16 (0.8) 20 (0.8)
m/z 28 (100) 29 (0.76)
32 (23)
m/z 33 (0.02) 34 (0.99) 40 (2.0)
44 (0.10)
括弧中的数字即峰的相对强度，表示100％者是基峰， N空N22气在 的中空23占％气1。中/5含，量N2最占高4/而5，且N也2最的稳峰定高。为（10302％），是OO2就2，占在
亚稳离子是研究质谱碎裂机理的重要手段，它能指示 发生碎裂的离子（母离子）与产物离子（子离子）之 间的关联。亚稳离子必须用特殊的实验技术才能检测。
亚稳离子峰的质量数通常不是整数，其峰形不是一个 尖峰，而是一个跨几个质量数的宽峰。
3、同位素离子峰
一些同位素的天然丰度及丰度比
由于同位素的存在，
同位素
CH3
57 H3C CH2 CH2 CH2
分子离子的丰度主要取决于其稳定性和分子电离所 需的能量。因此分子离子的强弱提供了分子结构的 信息。
一般情况下，分子的稳定性与分子离子的稳定性有 平行关系，分子离子的稳定性通常随不饱和度和环 的数目的增加而增大。
杂原子外层未成键电子被电离的容易程度，按周期 表纵列自上而下，横行自右而左的方向增大
分子电离所需的能量越低，分子离子也 越高。
2、亚稳离子峰(m*)
在离子源中形成，并在到达检测器时还没有发生进一 步碎裂的离子就是稳定离子。如果某个离子在离子源 中就已经发生碎裂，那么它就是不稳定离子。
第三种情况，即某个离子在从离子源到检测器的运动 中发生了碎裂，这种离子称亚稳离子。亚稳离子的平 均寿命为5x10-6s,介于稳定离子和不稳定离子之间。
本课章节
质谱图的组成 质谱峰类型
质谱中各种离子
一、质谱图的组成
质谱图由横坐标、纵坐标和棒线组成。 横坐标表示 m/z，由于分子离子或碎片离子在大 多数情况下只带一个正电荷，所以通常称m/z为质量 数，对于低分辨率的仪器，离子的质荷比在数值上 就等于它的质量数。 纵坐标表示离子强度，在质谱中可以看到几个高 低不同的峰，纵坐标峰高代表了各种不同质荷比的 离子丰度-离子流强度。