有机质谱法分析介绍
有机质谱的分析原理及应用
有机质谱的分析原理及应用引言有机质谱（Organic Mass Spectrometry，简称OMS）是一种常用的分析技术，广泛应用于有机化学、药物研究、环境监测等领域。
本文将介绍有机质谱的分析原理及其在不同领域的应用。
一、有机质谱的分析原理有机质谱是利用质谱仪对物质中的有机化合物进行分析的方法。
下面将介绍有机质谱的基本原理：1.样品的离子化：有机质谱的第一步是将待测的分子化合物转化为离子。
常见的离子化方式包括电子轰击离子化（EI）、喷雾电离（ESI）、电喷雾电离（APCI）等。
在离子化的过程中，分子化合物中的一个或多个电子被移除或捕获，形成带电粒子。
2.质量分析：离子化后的样品进入质谱仪，质谱仪对其进行质量分析。
质谱仪根据离子的质量与荷质比进行分离和检测。
常见的质谱仪包括飞行时间质谱仪（Time of Flight，简称TOF）、四极杆质谱仪（Quadrupole）、离子阱质谱仪（Ion Trap）等。
3.质谱图的生成：质谱仪将分子离子按照荷质比进行分离，并记录下不同荷质比的离子强度。
通常，质谱图的横坐标代表质荷比（m/z），纵坐标代表离子强度。
通过观察质谱图，可以确定样品中的离子种类和相对含量。
二、有机质谱的应用领域有机质谱在不同领域有着广泛的应用，下面将介绍其在有机化学、药物研究和环境监测等领域的具体应用。
2.1 有机化学领域•结构确定：有机质谱能够通过质谱图中不同荷质比的离子峰位置和强度，帮助确定有机化合物的结构。
通过与已知化合物的质谱图对比，可以得出未知化合物的分子式、官能团和碳骨架结构。
•官能团分析：有机质谱还可以通过观察质谱图中的特征峰，确定有机化合物中存在的官能团。
不同的官能团在质谱图上有着独特的峰，通过对比特征峰的位置和强度，可以确定有机化合物的官能团结构。
2.2 药物研究领域•药物代谢研究：有机质谱在药物代谢研究中有着重要的应用。
通过分析药物代谢物的质谱图，可以确定药物在体内的代谢途径和代谢产物，进一步了解药物的药代动力学特性。
环境化学中的有机物分析方法
环境化学中的有机物分析方法随着工业化和城市化的发展，环境问题越来越受到人们的关注。
尤其是有机物污染对环境和人类健康造成的影响越来越大。
因此，环境化学中的有机物分析方法越来越重要。
本文将介绍几种常用的有机物分析方法。
一、气相色谱-质谱气相色谱-质谱（GC-MS）是一种用于分离和鉴定化合物的方法。
在这种方法中，化合物首先由气相色谱分离出来，然后在质谱中鉴定。
GC-MS的优点在于它能够分析极小的样品，并且能够分析非常复杂的混合物。
在环境化学中，GC-MS广泛用于污染物的检测。
例如，它可以用于分析空气中的挥发性有机物（如苯、二甲苯、甲苯等），以及水中的有机物（如农药、药物残留等）。
它还可以用于石油产品和化学品的分析。
二、液相色谱液相色谱（HPLC）是一种利用化合物的极性和亲水性来分离化合物的方法。
在这种方法中，化合物通过固定在柱子上的毛细管，与移动相（液相）相互作用而分离。
在环境化学中，HPLC广泛用于分析水中的有机物和无机物。
HPLC可以用于分析污染物，如农药和药物残留。
例如，它可以用于分析环境中的药物残留水平，以及食品和饮料中的添加剂和污染物。
三、毛细管电泳毛细管电泳（CE）是一种用电场将化合物分离的方法。
在这种方法中，化合物在电场中移动，并因其大小、形状和电荷而被分离。
在环境化学中，CE广泛用于分析环境污染物，以及食品和饮料中的添加剂和污染物。
例如，它可以用于检测食品中的添加剂和色素，以及对环境污染物（如铅和汞）的检测。
四、质谱质谱（MS）是一种通过测量分子的质量和碎片来确定化合物的分析方法。
在这种方法中，分子首先被离子化，然后被加速器加速至高速，最后通过磁场或质量分析器测量其质量。
在环境化学中，质谱广泛用于检测环境中的污染物，例如空气中的挥发性有机物，以及水和土壤中的有机物和无机物。
总之，环境化学中的有机物分析方法非常多样化，每种方法都有其独特的优势和适用领域。
这些方法的发展，有助于我们更好地了解环境中的污染物，保护环境和人类健康。
质谱的图谱分析与介绍
39,50,51,52,65,77 芳香族裂解产物
伯胺
C正H烷3C烃O, 丙基取代物 结构中含有芳环
60
CH3COOH 羧酸，乙酸酯，甲酯
91
C6H6CH2
苄基
105
C6H5CO
苯甲酰基
18
4．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。 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。
（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。
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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。
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分子电离所需的能量越低，分子离子也越 高。
质谱分析
T = L(m / 2eU )
T∝m
1/ 2
1/ 2
特点：扫描速度快；不需电场、磁场 分辨率低
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5、离子回旋共振分析器Ion Cyclotron Resonance，ICR 分离原理：采用交变磁场--射频场供能 ，改变离子运动 半径。不同的离子所匹配的交变磁场频率不同。改变电场 频率的扫描，获得不同 离子的相应信息。
质谱仪的分辨率：
故不能满足要求。
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四、质谱分析基础
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4.1 基本术语 1、电子离子的表示方法：
2、氮律： 有机化合物分子中，含有偶数个氮原子的分子量为偶 数，含有奇数个氮原子分子量为奇数。
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3、化学键断裂方式 半异裂：离子的化学键开裂 X------Y+ → X+ + Y• 异裂：一个键裂开后，电子归属于一个碎片 X------Y → X+ + Y• • 均裂：一个键裂开，每个碎片上各保留一个电子 X------Y → X• + Y•
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记录系统----质谱图 离子流，经检测器检测变成电信号，放大后由计算机 采集和处理后，记录为质谱图或用示波器显示。 质谱图表示方法： 棒图：是以质荷比（m/e ）为横坐标，以各 离子的 相对强度（也称丰度）为纵坐标构成。 把原始图上最强的离子峰定为基峰，并定其为相对强 度100%，其他离子峰以对基峰的相对百分值表示。每一条 直线代表一个 离子的质谱峰。
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（三）离子源 作用：离子源的作用使样品离子化，并使离子汇聚成具有 一定形状和能量的离子束。 是质谱仪的心脏。离子源的结构和性质对质谱仪的分辨 率、灵敏度影响很大。 离子源类型： 电子轰击，化学电离、火花电离、ICP离子源等。 最常用的是电子轰击离子源
有机质谱分析
相对而言，有机质谱是质谱中的最大分支， 不仅应用学科领域广泛、部门多，而且仪器数 量很大。
据不完全统计，上世纪80年代，我国每年引进 有机质谱仪器30多台，90年代每年引进50多台，进 入新世纪后，每年更是超过100 台。从事这项工作 的人数也很多，目前我国从事有机质谱分析研究工 作的专职科技人员近3000人。可以这样说，一切与 有机化学有关联的学科与部门，诸如生物化学、生 命科学、化工、医药、试剂、轻工、食品、商检、 林业、农药、石油、地质、公安、法检、航天、国 防、环境监测、致癌物质和兴奋剂检测等，都要装 备有机质谱仪。
用质谱技术分析研究糖、核酸、多肽、蛋 白质，这方面的许多成功的研究工作都标志着 质谱作为一种生化分析方法将占据重要的地位，
有机质谱已跨出了近代结构化学和分析化学领 域而进入了生命科学的范畴，生物质谱正在成 为质谱研究中的一个热点。
同位素质谱和无机质谱是质谱中的小分支， 前者主要在与放射性同位素有关的部门应用， 后者主要在矿产、地质、冶金、半导体材料和 原子能工业中应用。
与其它“三大谱”相比，它提供了有机化 合物最直观的特征信息，即分子量及官能团碎 片结构信息。在某些情况下，这些信息足以确 定一个有机化合物的结构。
在高分辨条件下，将质谱信号通过计算机运算， 可以获知其元素组成，因此，质谱仪还具有元素分 析的功能，广泛应用于各种有机化合物的结构分析。 同时，由于与分离型仪器（气相色谱仪、液相色谱 仪等）实现了联用，质谱可以直接分析混合有机物， 成为复杂混合物成分分析的最有效工具。这些混合 物包括天然产物、食品、药物、代谢产物、污染物 等等。它们的组分可多至数百个甚至上千个，含量 也可千差万别，用别的方法分析这类样品所耗费的 时间，代价为人们难以承受，有时则根本不可能进 行，而用色谱－质谱联用法则可能在较短的时间内 很方便地进行。因此，它的问世，被认为是分析化 学中的一个里程碑。
有机质谱解析
有机质谱解析第一章导论第一节引言质谱，即质量的谱图，物质的分子在高真空下，经物理作用或化学反应等途径形成带电粒子，某些带电粒了可进一步断裂。
如用电子轰击有机化合物（M），使其产生离子的过程如下：每一离子的质量及所带电荷的比称为质荷比(m/z ,曾用m/e)。
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质谱分析中常用术语和缩写式如下：游离基阳离子，奇电子离子（例如CH4）(全箭头) 电子对转移（鱼钩）单个电子转移α断裂；及奇电子原子邻接原子的键断裂（不是它们间的键断裂）“A”元素只有一种同位素的元素（氢也归入“A”元素）。
“A+1”元素某种元素，它只含有比最高丰度同位素高1amu 的同位素。
“A+2”元素某种元素，它含有比最高丰度同位素高2 amu的同位素。
A峰元素组成只含有最高丰度同位素的质谱峰。
A+1峰比A峰高一个质量单位的峰。
分子离子（M）失去一个电荷形成的离子，其质荷比相当于该分子的分子量。
碎片离子：分子或分子离子裂解产生的离子。
包括正离子（A+）及游离基离子（A+.）。
同位素离子：元素组成中含有非最高天然丰度同位素的离子。
亚稳离子（m*）离子在质谱仪的无场漂移区中分解而形成的较低质量的离子。
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。
基峰：谱图中丰度最高离子的峰绝对丰度：每一离子的丰度占所有离子丰度总和的百分比，记作%∑。
相对丰度：每一离子及丰度最高离子的丰度百分比。
第二章谱图中的离子第一节分子离子分子离子（M+）是质谱图中最有价值的信息，它不但是测定化合物分子量的依据，而且可以推测化合物的分子式，用高分辨质谱可以直接测定化合物的分子式。
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。
失去电子的难易顺序为：杂原子> C = C > C —C > C —H易难分子离子的丰度主要取决于其稳定性和分子电离所需要的能量。
有机波谱分析--质谱分析法
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②逆狄尔斯-阿尔德（Retro-Diels-Alder,RDA）重排 具有环己烯结构类型的有机化合物，可发生RDA
开裂，一般都产生一个共轭二烯游离基正离子及一个 中性烯烃分子碎片。
●脂环化合物的逆狄尔斯-阿尔德重排 ●芳香族化合物的逆狄尔斯-阿尔德重排
β键的断裂称为β断裂。当化合物中含有C=C、苯环、 C=O等基团时，它的β键也易发生断裂。
β键断裂多发生均裂。
苄基断裂
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c. i-断裂(i –breakage) C-X键既可发生均裂，也会发生异裂，即2个电子发生
单向转移，称为诱导断裂，或称i-断裂
●i-断裂中发生了正电荷的转移，造成了i-断裂困难很大。
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③ 影响断裂的因素 a. 化学键的相对强度
优先断裂顺序：
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单键>双键>三键
◆从化学键的键能可以看出： （1）有机物中C-S，C-X键的键能相对较小，最易断裂。 （2）其次易断裂的是C-C、C-O键。
两者键能相差不大，相对而言C-C键优先断裂。 （3）C-C与C-H比较，C-C键的键能更小，故C-C要比
离子，常常为基峰或强峰
◆碳原子相邻的杂原子对正电荷有稳定作用的离子
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丙苯的质谱图中苄基断裂峰—m/z91
④分子离子的简单裂解的规律
以上都是简单裂解
1) 侧链碳原子处最易断裂而生成稳定的碳正离子。 侧链愈多愈易断裂，侧链上取代基大的基团优先作为自由 基脱去。
2) 饱和环在侧链部位产生α-断裂，生成带正电荷的环 状正离子碎片。
CH3NH2
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C5H5N
有机质谱的原理及应用
有机质谱的原理及应用1. 引言有机质谱作为一种重要的分析技术，广泛应用于有机化学、医药、环境、食品等领域。
本文将介绍有机质谱的基本原理以及其在不同领域的应用。
2. 有机质谱的基本原理有机质谱是通过对有机分子进行碎裂与离子化，然后对产生的离子进行质谱检测来获取样品的结构与组成信息的一种分析方法。
有机质谱的基本原理包括以下几个步骤：2.1 电离样品进入质谱仪后，通过电子轰击或离子化源加热等方法将样品分子转化为离子态，如正离子（M+）或负离子（M-）。
2.2 碎裂离子化后的样品分子，在高能作用下发生碎裂，形成各种离子碎片。
这些离子碎片可以通过质谱仪进行分析，并由此推断出样品的分子结构。
2.3 质谱检测碎裂后的离子碎片经过质谱仪的质选和检测，通过质谱图对离子的质量与数量进行测定和分析。
常用的质谱检测方法包括质量过滤器法和四极杆质谱仪法等。
3. 有机质谱在化学领域的应用有机质谱在化学领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 结构鉴定有机质谱可以通过质谱图的分析，推断出有机化合物的分子结构与组成。
通过观察质谱图中的峰位、峰强、分子离子峰与碎片离子峰等信息，可以得到样品的分子式、分子量、官能团等结构信息。
3.2 反应机理研究有机质谱可以用于研究有机反应的机理。
通过对反应中间体或产物的质谱分析，可以推断出反应的路径和机制，并进一步研究反应的速率常数、能量变化等参数。
3.3 定量分析有机质谱可以用于有机物的定量分析。
通过质谱图中离子峰的强度与样品中物质的浓度之间的关系，可以定量测定样品中有机物的含量。
4. 有机质谱在医药领域的应用有机质谱在医药领域有重要的应用价值，主要包括以下几个方面：4.1 药物研究与开发有机质谱可以用于药物的研究与开发。
通过对新药分子的质谱分析，可以确定其结构与组成，判断其纯度与质量，并对其代谢产物进行分析，从而评估药物的性质与活性。
4.2 药物代谢与毒性研究有机质谱可以用于药物代谢与毒性研究。
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有机质谱法分析介绍
有机质谱法是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析技术。
它通过将样品中的有机化合物转化为气态离子，并在高真空环境下进
行质量分析，从而得到有机化合物的结构和组成信息。
本文将重点介
绍有机质谱法的原理、仪器和应用。
一、原理
有机质谱法的分析原理基于质荷比（m/z）的测量。
首先，样品中
的有机化合物要经过一系列的预处理步骤，例如蒸馏、萃取、萃取／
冷凝等方式，将其转化为气态。
然后，气态化合物通过一定的方法
（例如电子轰击、化学离子化等）转化为离子，并通过质谱仪分析。
在质谱仪中，离子首先被加速，并通过磁场进行质量的分离。
不同
质量的离子在磁场作用下遵循不同的轨道，最后在检测器上形成不同
的电流信号。
质谱仪会将这些电流信号转化为质量谱图，质谱图可以
反映样品中各种有机化合物的相对含量和相对分子质量。
二、仪器
有机质谱仪通常由离子源、质量分析器和检测器组成。
离子源是样品与离子化剂相互作用产生气态离子的地方。
常见的离
子源包括电子轰击源、化学离子化源等。
电子轰击源是最常用的离子源，通过在真空环境中使用高能电子轰击样品，将样品分子击碎并产
生离子。
化学离子化源则是通过一系列化学反应将样品转化为离子。
质量分析器是对产生的离子进行质量分析的部分，其作用是根据离子的质量荷比，将不同质量的离子分离。
常见的质量分析器有四极杆质量分析器、飞行时间质量分析器、磁扇质量分析器等。
检测器是将质量分析器分离得到的离子转化为电信号的部分。
常用的检测器包括离子倍增器、光电倍增管等，它们能够将离子信号转化为可以记录和分析的电信号。
三、应用
有机质谱法在各个领域有着广泛的应用。
在化学领域，有机质谱法可用于有机合成反应的过程监控和鉴定。
通过质谱图谱的对比分析，可以确定有机合成反应的产物和杂质的结构。
在生物化学领域，有机质谱法可用于分析生物样品中的代谢物、药物和蛋白质组。
通过分析质谱图，可以了解生物体内代谢物的种类和含量，揭示生物代谢途径的变化。
在环境分析领域，有机质谱法可以用于检测土壤、水体和大气中的有机污染物。
例如，可以使用有机质谱法来检测水体中的有机溶解物（DOM），以评估水质的优劣。
此外，有机质谱法还可以应用于食品安全、新药研发、环境监测等领域，为科学研究和工业生产提供重要的分析手段。
结论
有机质谱法作为一种先进的分析技术，能够提供有机化合物的结构和组成信息。
其原理简单直观，仪器设备先进，应用范围广泛。
在化学、生物、环境等领域的研究中，有机质谱法扮演着重要的角色，为科研人员提供了强大的分析工具。
随着科技的不断发展，有机质谱法也将不断改进和创新，为人们的研究和生活带来更多的便利和贡献。