质谱谱图解析
(完整版)质谱分析图谱解析
※ 计算机处理
3.3 有机质谱中的反应及其机理
M+ e
50-70 eV
+. M
+
2e
-. M
+
小于1%
+.
A +. + 中性分子或碎片
M
B + + R
A +.
B+
M+·→ A+·, B+, C +·, D+ ……
y = 154 32 12×8=26 不合理 设w=1 则 y = 154 321612×8=10
分子式为C8H10OS
查Beynon表法
C H N O m/z M+1 M+2 理论计算值，会出现不符合N律和不符合DBE的一般规律。
高分辨质谱法
精确质量，与分辨率有关 ※ 试误法
精确质量的尾数=0.007825y+0.003074z-0.005085w
DBE: Double Bond Equivalents UN: Unsaturated Number
计算式为:
=C+1－H/2
C—C原子数
H—H原子数
i) 分子中含有卤素原子(X)时,它的作用等价于氢原子;
ii) 二价原子数目不直接进入计算式;
iii) 化合物中若含有一个三价N原子,它相应的化合物比链状烷烃多3个H.
H2C OC2H5
例：① 烯：
R HH
C
CH2
H2C C
C R'
H2
② 酯：
质谱谱图解析
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
二、实例
例１
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
3. 分子量为偶数，显著的碎片峰都为奇数，因此未知物不含N
4. 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. 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
(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。
质谱谱图解读
质谱谱图解读质谱谱图是质谱仪测量过程中的一个结果，它可以提供目标化合物的质量及其相对丰度，帮助分析师根据特定的质谱特征来确定化合物的结构和组成。
在本文中，我们将深入探讨质谱谱图的解读方法，以帮助读者更好地理解和应用这一重要的分析工具。
1. 质谱图的基本构成质谱谱图由两个主要的轴组成：质量轴和信号强度轴。
质谱仪通过离子化处理将样品中的化合物转化为带电离子，然后按照质量-电荷比（m/z）对离子进行分离和检测。
质谱图上的峰表示不同质荷比的离子相对丰度，而峰的位置则对应着化合物的质量。
2. 质谱峰的解析质谱图中的每个峰都代表着一个特定的离子，其相对强度可以用于确定化合物的相对丰度。
对于单个峰的解析，我们需要考虑以下几个方面：2.1 基峰（Base Peak）：基峰是质谱图中信号最强的峰，其相对强度被标为100%。
其他峰的相对强度是以基峰为参照来测量和表示的。
2.2 分子离峰（Molecular Ion Peak）：分子离峰是由分子化合物的整个分子离子（M）形成的，其质量等于化合物的分子量。
这个峰通常是质谱图中质量最高的峰，可以用来确定化合物的分子式。
2.3 碎裂峰（Fragmentation Peak）：碎裂峰是由分子离峰经过一系列的分裂反应生成的。
这些峰的存在可以提供关于化合物的结构信息，帮助确定分子中的官能团以及它们的相对位置。
3. 质谱峰的解释解读质谱谱图可以通过以下几个步骤进行：3.1 确定基峰和分子离峰：首先，找到质谱图中的基峰和分子离峰。
基峰的相对强度为100%，分子离峰的质量对应着化合物的分子量。
3.2 观察碎裂峰：仔细观察质谱图中的碎裂峰，并比较其质量和相对强度。
通过分析碎裂峰的出现模式和质量差异，可以推断化合物中的官能团和原子组成。
3.3 结合其他谱图：质谱谱图常常与其他谱图（如红外光谱、紫外光谱等）一起使用，来进一步解读化合物的结构和性质。
4. 实例分析为了更好地理解和应用质谱谱图解读的方法，我们以某药物分析为例进行实例分析。
质谱分析图谱解析
离子质量：离子的质量是质 谱分析的关键参数，可以通
过质谱图直接读取
分子式：根据离子质量和相 对丰度，结合化学知识，可
以确定分子的分子式
解析图谱中的离子峰
确定离子峰的位置：根据图谱中的峰位和峰高，确定离子峰的位置。 计算离子峰的相对丰度：根据离子峰的峰高和峰面积，计算离子峰的相对丰度。 确定离子峰的质荷比：根据离子峰的位置和质量，确定离子峰的质荷比。
实例分析：选取 一个具体的有机 化合物，分析其 质谱分析图谱， 解释图谱中各峰 的含义和相互关 系
解析技巧：介绍 解析有机化合物 质谱分析图谱的 技巧和方法
结论：总结有机 化合物质谱分析 图谱解析的结果 和意义
Байду номын сангаас
解析实例二：生物大分子的质谱分析图谱
生物大分子：蛋白质、核酸、多糖等 质谱分析：测定生物大分子分子量、结构和组成 图谱解析：通过图谱分析生物大分子的结构和功能 实例：蛋白质的质谱分析图谱解析，如胰岛素、血红蛋白等
解析结果的解释和表达
解析结果需要结合实验目的和预期结果进行解释 解析结果需要与文献报道的结果进行比较和分析 解析结果需要以图表的形式清晰、准确地展示 解析结果需要以简洁明了的语言进行描述和表达
Prt Six
质谱分析图谱解析 的发展趋势和展望
质谱分析技术的进展
质谱技术的发展历程：从最初的质谱仪到现在的高分辨率质谱仪
质谱分析图谱解析在科学研究中的应用前景
质谱分析图谱解析在生命科学领域的 应用
质谱分析图谱解析在环境科学领域的 应用
质谱分析图谱解析在材料科学领域的 应用
质谱分析图谱解析在食品科学领域的 应用
质谱图怎么分析
质谱图怎么分析质谱图是一种重要的分析技术，广泛应用于物质结构分析、化学定量分析等领域。
本文将通过详细介绍质谱图的原理和分析方法，以及几个常见的应用案例，来深入探讨质谱图的分析过程。
一、质谱图的原理质谱图是通过分析样品中的离子，利用其质量与电荷比的特征，来获取样品的化学信息。
其原理可以概括为以下几个步骤：1.样品的蒸发与电离：样品首先被蒸发，形成气态或带电态的离子。
这可以通过热蒸发、电子轰击或激光蒸发等方法实现。
2.离子的分离与加速：离子经过一个激发或过滤装置，根据其质量与电荷比进行分离，并通过电场加速。
3.离子的检测与记录：离子经过检测器，转化为可观测的电信号，并记录下来。
4.质谱图的解析：根据离子的质量与电荷比，将记录的信号表示为质谱图，进而分析样品的成分和结构。
二、质谱图的分析方法质谱图分析主要依靠质谱仪的仪器参数与样品特征的匹配，常用的分析方法包括以下几种：1.质量谱库比对法：将质谱图与质量谱库中的标准质谱图进行比对，通过相似度计算来识别样品成分。
2.质量谱碎片规律法：通过分析样品离子的裂解规律，推测样品的化学结构以及反应机制。
3.谱峰的分析法：通过对质谱图中峰的位置、形状、相对强度等特征进行定性和定量分析。
4.同位素峰的分析法：利用同位素的相对丰度比例，来推测样品中元素的含量和化学环境。
三、质谱图的应用案例1.药物研发：质谱图常用于药物分子的结构确认与质量控制，根据药物分子的质谱图可以准确地确定化合物的结构和分子量，以及确认附加物的存在。
2.环境分析：质谱图在环境中有机物的污染分析中有着广泛的应用，可以检测大气、水体、土壤等样品中的有害物质和残留物。
3.食品安全：质谱图可用于食品中农药、兽药、食品添加剂等的残留检测，保障食品质量和人体健康。
4.煤矿安全：质谱图能够分析煤矿中的可燃气体成分，为煤矿安全生产提供技术支持和预警。
5.生物医学研究：质谱图能够分析生物样品中的代谢产物、蛋白质、核酸等分子，为生物医学研究提供重要数据。
质谱定性分析及图谱解析
实验步骤与操作
1. 样品准备
选择合适的溶剂将待测样品溶解，并调整至适当的浓度 。
2. 质谱仪调试
打开质谱仪，调整仪器参数，如离子源电压、质量分析 器参数等，以确保仪器处于最佳工作状态。
3. 样品进样
将准备好的样品通过进样系统注入到离子源中。
4. 质谱图获取
启动数据采集系统，记录质谱图。根据需要，可以选择 不同的扫描范围和扫描速度。
峰检测与识别
利用算法对预处理后的数据进行峰检测，识别出质谱图中 的各个峰，并记录其质荷比（m/z）和强度信息。
峰对齐与校正
对多个样本的质谱数据进行峰对齐操作，确保相同物质在 不同样本中的峰能够对应起来。同时，进行峰校正，消除 由于仪器误差等因素引起的峰偏移。
峰匹配与注释
将检测到的峰与已知的化合物数据库进行匹配，对峰进行 注释，明确各个峰所代表的化合物。
重金属污染物检测
通过质谱技术可以准确地检测环境中的重金属污染 物，如铅、汞、镉等，为环境治理提供依据。
大气颗粒物分析
质谱技术可用于分析大气颗粒物的化学组成 和来源，为大气污染防控提供科学支持。
食品安全检测中的应用
农药残留检测
质谱技术可用于检测食品中的农药残留，保障食品的 安全性和消费者的健康。
食品添加剂检测
质谱定性分析及图谱解析
汇报人：文小库
2024-01-20
CONTENTS
• 质谱技术概述 • 质谱定性分析方法 • 图谱解析方法 • 质谱定性分析实验设计 • 质谱定性分析数据处理与结果
展示 • 质谱定性分析应用实例
01
质谱技术概述
质谱技术原理
离子化过程
将待测样品转化为气态离 子，常见的方法有电子轰
仪器分析-质谱图解析.
3、m/z 57为M-17离子，m/z 29为M-45 离子，同时产生m/z 45（COOH）离子峰， 说明化合物可能含有羧基
4、m/z 29为乙基碎片离子峰，说明化合物可能含有乙基
H2 O H3C C C OH
m/z=74
H3C
H2 C
O C m/z=57
分子结构的推导
■ 计算分子的不饱和度推测分子结构
一价原三 子价 数原子数
U四价原 - 子2数
2
1
■ 根据碎片离子的质量及所符合的化学通式，推测离子可能 对应的特征结构或官能团
■ 结合相对分子质量、不饱和度和碎片离子结构及官能团等 信息，合并可能的结构单元，搭建完整分子结构
■ 核对主要碎片，检查是否符合裂解机理。 结合其他分析方法最终确定化合物结构
相对丰度 （%）
100 80 60 40 20
m/z
43 O
71
断裂
H7C3 C
58
99
Rearrangement
β异裂
86
113
40
60
80
100 120
4壬酮的质谱图（M=142）
C5H1 1
1、酮类化合物分子离子 峰较强。
2、α裂解（优先失去大 基团）
烷系列：29＋14 n
142(M+·) 3、γ-氢重排
未知化合物质谱图分析
CH2
某化合物C10H4
HH CH2
结构式：
1、计算不饱和度U=4， 2、分子离子峰m/z=134较大，结合不饱和度，说明该化合物含有苯环
3、m/z=91为（M-43）碎片离子峰，说明化合物可能失去C3H7+为烷基苯，m/z=65是 其进一步丢失乙炔分子产生的碎片离子峰。
质谱谱图解析 ppt课件
X、Y、Z可以是C、O、N、S等。
PPT课件
20
5.脱去乙炔分子的开裂
由开裂生成的桌翁离子或开裂生成的苯离子等还能 继续裂解，脱去乙炔分子：
PPT课件
21
CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
CH 2 CH 2 CH 3
m /z=134
m /z=39 HC
m /z=65 CH
HC
CH
CH 2 m /z=91
苯，能发生麦氏重排裂解，产生m/z 92（C7H8+·）的 重排离子(奇电子离子峰),进一步裂解，产生m/z 78
，52或 66，40的峰。
PPT课件
18
3.开裂和氢的重排 取代苯也能发生α裂解，产生苯离子，进一步裂解 成环丙烯离子和环丁二烯离子。
PPT课件
19
4.逆狄尔斯—阿尔德开裂及其它重排开裂
H 3C
CH
C CH 2 CH 3
CH 2 CH 3 m / z = 5 5 CH 3
CH 3
CH 3
H 3 C CH
100
C 41
H 3C
CH C CH 2 m /z= 6 9
% OF BASE PEAK
90 80
70
60
69
50
55
84(M )
40
30
27
20 10 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 P6PT0课件7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0
C2H5+（ M /e =29）→ C2H3+（ M /e =27）+H2 ❖有M /e ：28，42，56，70P，PT…课件…CnH2n系列峰(四圆环重排6 )
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(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。
6. ，m因/z为9m5/与z 9m5/只z 含673相个差氢2，8u因，此可失能去失C去OC是2H正4确或C的O
7. 构根，据既上甲述酯两点，未知物分子中应含COOCH3子结
8.
可导出m/z 由于低于m/z
6677组的成大为部C分4H离3O子，丰环度加较双低键，值推为测3。该
离子为杂环，即呋喃环。由质谱库看出呋喃有显
2020/9/24
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 7著. 峰化合物（2）能产生 如右碎片：化合物（2 ）能产生较强m/z72而
仪器分析
有机化合物的断裂规律
2020/9/24
一、基本方法
谱图解释的一般方法: 一张化合物的质谱图包含有很多的信息
，根据使用者的要求，可以用来确定分子量 、验证某种结构、确认某元素的存在，也可 以用来对完全未知的化合物进行结构鉴定。 对于不同的情况解释方法和侧重点不同。 质谱图一般的解释步骤如下： (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。 (3202)0由/9/24 组成式计算化合物的不饱和度，即确定
• (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M-1哪5(C些H3)取代基M。-16常(O，见N的H2)离M子-1失7(O去H，碎NH片3) 的情
况有： M-18(H2O)
M-19(F)
M-26(C2H2)
M-27(HCN，C2H3） M-28(CO，C2H4) M-29(CHO，C2H5)
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
2020/9/24
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：
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(NO2，C2H5OH)
M-79(Br)
M-127(I)…
2020/9/24
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
2020/9/24
５. 离子系列。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
2020/9/24
（二）推测分子结构 1. 在接收分析样品的时候，要充分了解样品
著的m/z 39峰，未知物谱图有同样峰
2020/9/24
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
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 个最有：可C5能H2的O4化，学C式6H为6OC36，HC6O7H3 10O2，由以上判断，
4. 根据C6H6O3计算环加双键值为4
2020/9/24
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
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
2. 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
3. 最后 2020/9/24 合成这些最为可能的侯选化合物，并
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
2020/9/24
2020/9/24
二、实例
例１
2020/9/24
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
2020/9/24
两种异构体产生谱图中重要峰的途径如下：
2020/9/24
例2
2020/9/24
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
(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。
2020/9/24
（一）应用质谱技术能获得的结构信息
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