各类化合物的质谱

各类有机化合物的质谱

§1烃类化合物的质谱

1.烷烃

直链烷烃：1）显示弱的分子离子峰。

2）由一系列峰簇组成，峰簇之间差14个单位。（29、43、57、71、85、99…）

3）各峰簇的顶端形成一平滑曲线，最高点在C3或C4。

4）比M+.

峰质量数低的下一个峰簇顶点是M－29。而有甲基分枝的烷烃将有M－15，这是直链烷烃与带有甲基分枝的烷烃相区别的重要标志。本文档共61页；当前第1页；编辑于星期六\1点13分本文档共61页；当前第2页；编辑于星期六\1点13分

支链烷烃：1）分枝烷烃的分子离子峰强度较直链烷烃降低。

2）各峰簇顶点不再形成一平滑曲线，因在分枝处易断裂，其离子强度增加。

3）在分枝处的断裂，伴随有失去单个氢原子的倾向，产生较强的CnH2n

离子。

4）有M－15的峰。

环烷烃：1）由于环的存在，分子离子峰的强度相对增加。

2）常在环的支链处断开，给出CnH2n-1

峰，也常伴随氢原子的失去，因此该CnH2n-2

峰较强。（41、55、56、69…）

3）环的碎化特征是失去C2H4（也可能失去C2H5）。本文档共61页；当前第3页；编辑于星期六\1点13分本文档共61页；当前第4页；编辑于星期六\1点13分2.烯烃

1）由于双键的引入，分子离子峰增强。

2）相差14的一簇峰，（41＋14n）41、55、69、83…。

3）断裂方式有β断裂；γ-H、六元环、麦氏重排。

4）环烯烃及其衍生物发生RDA反应。本文档共61页；当前第5页；编辑于星期六\1点13分烯烃易发生烯丙基断裂：本文档共61页；当前第6页；编辑于星期六\1点13分

烯烃在质谱的碎裂过程中，显示双键位移的倾向。在高鲨烯中，(M-57)+

离子是由于双键迁移到共轭位置上再发生α-碎裂产生的。多双键的烯烃质谱往往与双键位置无关。（*双键定位）本文档共61页；当前第7页；编辑于星期六\1点13分

3.芳烃

1）芳烃类化合物稳定，分子离子峰强。

2）有烷基取代的，易发生Cα－Cβ

键的裂解，生成的苄基离子往往是基峰。91＋14n－－苄基苯系列。

3）也有α断裂，有多甲基取代时，较显著。

4）四元环重排；有γ-H，麦氏重排；RDA裂解。

5）特征峰：39、51、65、77、、78、91、92、93本文档共61页；当前第8页；编辑于星期六\1点13分本文档共61页；当前第9页；编辑于星期六\1点13分

芳香烯类注意重排的离子峰：m/z92.

当苯环上烷基侧链C≥C3时，通过六元环过渡态的氢重排可产生特征的OE+.离子。思考：写出重要裂解碎片本文档共61页；当前第10页；编辑于星期六\1点13分

§2醇、酚、醚

1.醇

1）分子离子峰弱或不出现。

2）Cα－Cβ

键的裂解生成31＋14n的含氧碎片离子峰。伯醇：31＋14n;仲醇：45＋14n;叔醇：59＋14n3）脱水：M－18的峰。

4）似麦氏重排：失去烯、水；M－18－28的峰。

5）小分子醇出现M－1的峰。本文档共61页；当前第11页；编辑于星期六\1点13分

醇类M

很难得到，因为离子化羟基引发的反应使分解更为容易,*当进样量较多时，易形成[M+H]+峰(易发生离子-分子反应)。

除1-链烷醇外，α-碎裂是醇类最有用的特征反应，并优先失去最大烷基，形成丰度最大的离子。本文档共61页；当前第12页；编辑于星期六\1点13分本文档共61页；当前第13页；编辑于星期六\1点13分醇的M容易失水和失去（H2O+CnH2n）(当n≥2)本文档共61页；当前第14页；编辑于星期六\1点13分2.酚（或芳醇）

1）分子离子峰很强。苯酚的分子离子峰为基峰。

2）M－1峰。苯酚很弱，甲酚和苯甲醇的很强。

3）酚、苄醇最主要的特征峰：M－28（－CO）

M－29（－CHO）本文档共61页；当前第15页；编辑于星期六\1点13分

酚类在苯环上引入羟基，谱图比芳烃更富有特征a:Mb：[M-CO](M–HCO)+

的形成按下式的过程。峰很强，往往是基峰是酚类特征峰，对鉴别结构很有用。本文档共61页；当前第16页；编辑于星期六\1点13分本文档共61页；当前第17页；编辑于星期六\1点13分

邻甲基苯酚有较大的(M-1)+峰，是失去苯基氢而产生的。苯酚的质谱图中，没有(M-1)+峰。邻甲基苯酚的(M–H2O)OE

特征离子是“邻位效应”

的一个例子,在相应的间位和对位异构体中，(M-18)丰度很小.本文档共61页；当前第18页；编辑于星期六\1点13分3.醚

脂肪醚：1）分子离子峰弱。

2）α–裂解及碳-碳σ键断裂，生成系列CnH2n+1O的含氧碎片峰。（31、45、59…）

3）ί－裂解，生成一系列CnH2n+1

碎片离子。（29、43、57、71…）本文档共61页；当前第19页；编辑于星期六\1点13分

芳香醚：1）分子离子峰较强。

2）裂解方式与脂肪醚类似，可见77、65、39等苯的特征碎片离子峰。本文档共61页；当前第20页；编辑于星期六\1点13分

§3硫醇、硫醚

硫醇与硫醚的质谱与相应的醇和醚的质谱类似，但硫醇和硫醚的分子离子峰比相应的醇和醚要强。

1.硫醇

1）分子离子峰较强。

2）α断裂，产生强的CnH2n+1S＋峰，出现含硫特征碎片离子峰。（47+14n；47、61、75、89…）

3）出现（M－34）(－SH2)，（M－33）(－SH)，33（HS+）,34（H2S+）的峰。本文档共61页；当前第21页；编辑于星期六\1点13分

2.硫醚

1）硫醚的分子离子峰较相应的硫醇强。

2）α断裂、碳－硫σ键裂解生成CnH2n+1S+

系列含硫的碎片离子。本文档共61页；当前第22页；编辑于星期六\1点13分

§4胺类化合物1.脂肪胺1）分子离子峰很弱；往往不出现。2）主要裂解方式为α断裂和经过四元环过渡态的氢重排。3）出现30、44、58、72…系列30＋14n的含氮特征碎片离子峰。本文档共61页；当前第23页；编辑于星期六\1点13分

2.芳胺

1）分子离子峰很强，基峰。

2）杂原子控制的α断裂。本文档共61页；当前第24页；编辑于星期六\1点13分

§5卤代烃

脂肪族卤代烃的分子离子峰弱，芳香族卤代烃的分子离子峰强。分子离子峰的相对强度随F、Cl、Br、I的顺序依次增大。

1）α断裂产生符合通式CnH2nX+的离子

2）ί断裂，生成（M－X）+的离子本文档共61页；当前第25页；编辑于星期六\1点13分

注意：①可见（M－X）+,（M－HX）+,X+,CnH2n,CnH2n+1系列峰。②19F的存在由（M－19），（M－20）碎片离子峰来判断。③

127I的存在由（M－127），m/z127等碎片离子峰来判断。④Cl、Br原子的存在及数目由其同位素峰簇的相对强度来判断。

3）含Cl、Br的直链卤化物易发生重排反应，形成符合

CnH2nX+

通式的离子本文档共61页；当前第26页；编辑于星期六\1点13分§6羰基化合物1.醛脂肪醛：1）分子离子峰明显。

2）α裂解生成(M－1)(－H.)，(M－29)(－CHO)

和强的m/z29（HCO+）的离子峰；同时伴随有

m/z43、57、71…烃类的特征碎片峰。

3）γ-氢重排，生成m/z44（44＋14n）的峰。

芳醛：1）分子离子峰很强。

2）M－1峰很明显。本文档共61页；当前第27页；编辑于星期六\1点13分本文档共61页；当前第28页；编辑于星期六\1点13分2.酮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＋14n3)γ-氢重排酮的特征峰m/z58或58＋14n本文档共61页；当前第29页；编辑于星期六\1点13分

3.羧酸类

脂肪酸：1）分子离子峰很弱。

2）α裂解出现(M－17)(OH)，(M－45)(COOH)，

m/z45的峰及烃类系列碎片峰。

3）γ-氢重排羧酸特征离子峰m/z60（60＋14n）

4）含氧的碎片峰（45、59、73…）本文档共61页；当前第30页；编辑于星期六\1点13分

芳酸：1）分子离子峰较强。

2）邻位取代羧酸会有M－18（－H2O）峰。本文档共61页；当前第31页；编辑于星期六\1点13分

4.酯类化合物

1）分子离子纷纷较弱，但可以看到。

2）α裂解，强峰（M－OR）的峰，判断酯的类型；（31＋14n）（M－R）的峰，29＋14n；59＋14n3）麦氏重排，产生的峰：74＋14n4）乙酯以上的酯可以发生双氢重排，生成的峰：61＋14n本文档共61页；当前第32页；编辑于星期六\1点13分酰胺类化合物

1）分子离子峰较强。

2）α裂解；γ-氢重排

本文档共61页；当前第33页；编辑于星期六\1点13分

6.氨基酸与氨基酸酯小结：

羰基化合物中各类化合物的麦氏重排峰

醛、酮：58+14n

酯：74+14n

酸：60+14n

酰胺：59+14n本文档共61页；当前第34页；编辑于星期六\1点13分

§7质谱图中常见碎片离子及其可能来源本文档共61页；当前第35页；编辑于星期六\1点13分本文档共61页；当前第36页；编辑于星期六\1点13分质谱图的解析§1质谱图解析的方法和步骤1.校核质谱谱峰的m/z值2.分子离子峰的确定3.对质谱图作一总的浏览

分析同位素峰簇的相对强度比及峰形，判断是否有

Cl、BrS、Si、F、P、I等元素。4.分子式的确定-----计算不饱和度5.研究重要的离子本文档共61页；当前第37页；编辑于星期六\1点13分（1）高质量端的离子（第一丢失峰M－18－OH）（2）重排离子（3）亚稳离子（4）重要的特征离子烷系：29、43、57、71、85….芳系：39、51、65、77、91、92、93氧系：31、45、59、73（醚、酮）氮系：30、44、586.尽可能推测结构单元和分子结构7.对质谱的校对、指认本文档共61页；当前第38页；编辑于星期六\1点13分§2质谱解析实例1.请写出下列化合物质谱中基峰离子的形成过程。①1，4-二氧环己烷基峰离子m/z28可能的形成过程为：本文档共61页；当前第39页；编辑于星期六\1点13分②2-巯基丙酸甲酯基峰离子m/z61可能的形成过程为：本文档共61页；当前第40页；编辑于星期六\1点13分③E-1-氯-1-己烯基峰离子m/z56可能的形成过程为：本文档共61页；当前第41页；编辑于星期六\1点13分2.试判断质谱图1、2分别是2-戊酮还是3-戊酮的质谱图。写出谱图中主要离子的形成过程。本文档共61页；当前第42页；编辑于星期六\1点13分

解：由图1可知，m/z57和m/z29很强，且丰度相当。m/z86分子离子峰的质量比最大的碎片离子m/z57大29u，该质量差属合理丢失，且与碎片结构C2H5相符合。所以，图1应是3-戊酮的质谱，m/z57、29分别由α-裂解、ί-裂解产生。由图2可知，图中的基峰为m/z43，其它离子的丰度都很低，这是2-戊酮进行α-裂解和ί-裂解所产生的两种离子质量相同的结果。本文档共61页；当前第43页；编辑于星期六\1点13分3.未知物质谱图如下，红外光谱显示该未知物在

1150～1070cm-1有强吸收，试确定其结构。本文档共61页；当前第44页；编辑于星期六\1点13分解：从质谱图中得知以下结构信息：①m/z88为分子离子峰；②m/z88与m/z59质量差为29u，为合理丢失。且丢失的可能的是C2H5

或CHO；③图谱中有m/z29、m/z43离子峰，说明可能存在乙基、正丙基或异丙基；④基峰m/z31为醇或醚的特征离子峰，表明化合物可能是醇或醚。由于红外谱在1740～1720cm-1

和3640～3620cm-1无吸收，可否定化合物为醛和醇。因为醚的m/z31峰可通过以下重排反应产生：本文档共61页；当前第45页；编辑于星期六\1点13分

据此反应及其它质谱信息，推测未知物可能的结构为：

质谱中主要离子的产生过程本文档共61页；当前第46页；编辑于星期六\1点13分4.某化合物的质谱如图所示。该化合物的1HNMR谱在2.1ppm左右有一个单峰，试推测其结构。本文档共61页；当前第47页；编辑于星期六\1点13分解：由质谱图可知：①分子离子峰m/z149是奇数，说明分子中含奇数个氮原子;②m/z149与相邻峰m/z106质量相差43u，为合理丢失，丢失的碎片可能是CH3CO或C3H7;③碎片离子m/z91表明，分子中可能存在苄基结构单元。综合以上几点及题目所给的1HNMR图谱数据得出该化合物可能的结构为

质谱图中离子峰的归属为本文档共61页；当前第48页；编辑于星期六\1点13分5.一个羰基化合物，经验式为C6H12O，其质谱见下图，判断该化合物是何物。

解；图中m/z=100的峰可能为分子离子峰，那么它的分子量则为100。图中其它较强峰有：85，72，57，43等。本文档共61页；当前第49页；编辑于星期六\1点13分85的峰是分子离子脱掉质量数为15的碎片所得，应为甲基。m/z=43的碎片等于M-57，是分子去掉C4H9的碎片。m/z=57的碎片是C4H9＋或者是M-Me-CO。根据酮的裂分规律可初步判断它为甲基丁基酮，裂分方式为：以上结构中C4H9可以是伯、仲、叔丁基，能否判断？图中有一m/z=72的峰，它应该是M-28，即分子分裂为乙烯后生成的碎片离子。只有C4H9为仲丁基，这个酮经麦氏重排后才能得到m/z=72的碎片。若是正丁基也能进行麦氏重排，但此时得不到m/z=72的碎片。本文档共61页；当前第50页；编辑于星期六\1点13分因此该化合物为3-甲基-2-戊酮。本文档共61页；当前第51页；编辑于星期六\1点13分6.试由未知物质谱图推出其结构。本文档共61页；当前第52页；编辑于星期六\1点13分解：图中最大质荷比的峰为m/z102，下一个质荷比的峰为m/z87，二者相差15u，对应一个甲基，中性碎片的丢失是合理的，可初步确定m/z102为分子离子峰。该质谱分子离子峰弱，也未见苯环碎片，由此可知该化合物为脂肪族化合物。从m/z31、45、73、87的系列可知该化合物含氧且为醇、醚类型。由于质谱图上无M－18等有关离子，因此未知物应为脂肪族醚类化合物。结合分子量102可推出未知物分子式为C6H14O。从高质量端m/z87及强峰m/z73可知化合物碎裂时失去甲基、乙基（剩下的含氧原子的部分为正离子）。综上所述，未知物的可能结构有下列两种：本文档共61页；当前第53页；编辑于星期六\1点13分

m/z59、45分别对应m/z87、73失28u，可设想这是经四员环氢转移失去C2H4

所致。由此可见，未知物结构式