仪器分析实验
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7.3 实验技术

7.3.1 制样要求

有机质谱仪分析的液体、固体有机样品,试样应尽可能为纯净的单一组分。

7.3.2 质谱解析程序

对未知化合物,一般可按以下程序来解析试样质谱。

(1)解析分子离子峰区域

①按判断分子离子峰的原则确认分子离子峰,定出试样的分子量,并注意分子离子峰的强度,由此可以了解分子离子的稳定性。一般芳香类化合物、共轭多烯类化合物以及环状化合物的分子离子峰较强,有时是基峰;而分支多的脂肪族化合物、脂肪醇类化合物以及脂肪酯类化合物的分子离子峰较弱,有时在质谱中不出现。

②注意试样分子的奇偶性,如为奇数,则试样分子肯定含奇数个氮原子;如为偶数,还需根据其他信息判断试样分子中是否含有氮原子。

③根据同位素离子峰强度,初步推测试样的分子式。含氯、溴以及硫元素的试样很容易根据M+2峰的强度加以确认。

④可能的话,使用高分辨质谱仪,精确测出试样分子离子的质量,推出分子式。

⑤根据分子式,计算出试样的不饱和度。

(2)解析碎片离子峰区域

①找出主要碎片离子峰,并根据碎片离子的质荷比,确定碎片离子的组成,并注意碎片离子质荷比的奇偶性,判断生成碎片离子的开裂类型,由此可了解试样的官能团和结构信息。

②注意分子离子有何重要碎片脱去,由此也可了解到试样结构方面的信息。

③找出亚稳离子峰,利用两种离子的关系,确定开裂类型。

④可能的话,使用高分辨质谱仪,精确测出重要的碎片离子的质量,确定碎片离子的元素组成。

(3)列出部分结构单元

①根据分子离子脱去的碎片,以及一些主要的大碎片离子,列出试样结构中可能存在的部分结构单元。

②根据分子式以及可能存在的结构单元,计算出剩余碎片的组成及不饱和度。

③推测剩余碎片的结构。

(4)推测试样可能的结构式

①按可能的方式连接所推出的结构单元以及剩余碎片,组成可能的结构式。

②根据质谱或其他信息排除不合理结构,最后确定试样的结构式。

应用示例:已知某化合物分子式为C8H8O2,红外光谱显示在3100~3700cm-1之间无吸收,其质谱如图7-4所示,试推测其结构。

图7-4 C8H8O2的质谱图

解:化合物的不饱和度

不饱和度为5,且谱图有m/z 77、51、39离子峰,说明含有苯环;基峰m/z为105,说明碎片离子可能是C6H5CO+m/z 77峰为[105—28],即为分子离子丢失31质量后,再丢失CO;56.5、33.8的亚稳离子表明开裂过程为

剩下的结构碎片为CH3O—或—CH2OH。由于红外光谱显示在3100~3700cm-1之间无吸收,因而只有可能是CH3O—。因此,该化合物结构为