质谱法课后习题.docx

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质谱法课后习题

质-谱-法课后习题

第十五章质谱法

思考题与习题

1．简述质谱仪的组成部分及其作用，并说明质谱仪主要性能指标的意义。

质谱仪，其基本组成是相同的。

都包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器和真空系统。

进样系统：

把被分析的物质，即样品送进离子源。

离子源：

将欲分析样品电离，得到带有样品信息的离子。

质量分析器：

将离子源产生的离子按m/z顺序分离开来。

检测器：

用以测量、记录离子流强度而得出质增图。

真空系统：

保证离子源中灯丝的正常工作，保证离子在离子源和分析器正常运行，消减不必要的离子碰撞，散射效应，复合反应和离子-分子反应，减小本底与记忆效应,

衡量一台质谱仪性能好坏的指标包括灵敏度，分辨率，质量范围，质量稳定性等。

灵敏度表示在一定的样品（如八氟萘或六氯苯），在一定的分辨率下，产生一定信噪比的分子离子峰所需的样品量。

质谱仪的分辨率表示质谱仪把相邻两个质量分开的能力

质量范围是质谱仪所能测定的离子质荷比的范围。

质量稳定性主要是指仪器在工作时质量稳定的情况，

质量精度是指质量测定的精确程度。

2．在质谱图中，离子的稳定性与其相对丰度有何关系？

由于键断裂的位置不同，同一分子离子可产生不同质荷比的碎片离子，而其相对丰度与键断裂的难易以及化合物的结构密切相关，离子的稳定性越高，其相对丰度越大。

因此，碎片离子的峰位（m/z）及相对丰度可提供化合物的结构信息。

3、指出含有一个碳原子和一个氯原子的化合物，可能的同位素组合有哪几种？

它们将提供哪些分子离子峰？

可能的同位素组合有C12Cl35、C13Cl35、C12Cl37、C13Cl37；提供的分子离子峰为M、M＋1、M＋2、M＋3。

4．某化合物的分子离子峰的m/z值为201，由此可得出什么结论？

由于多数分子易失去一个电子而带一个电荷，分子离子的质荷比是质量数被1除，即m/1。

因此，分子离子峰的质荷比值就是它的分子量。

该化合物的分子离子峰的m/z值为201，由此可得出其分子量为201。

5．某质谱仪能够分开

（27.9949）和

（28.0062）两离子峰，该仪器的分辨率至少是多少？

6、在邻甲基苯甲酸甲酯C9H10O2（M=150）质谱图m/z118处观察到一强峰，试解释该离子的形成过程。

的裂解行为与其基团的性质密切相关。

因此一般采用质谱作结构验证

9、某一脂肪胺的分子离子峰为m/z87，基峰为m/z30，以下哪个结构与上述质谱数据相符？

为什么？

（A）

α位无取代基的伯胺形成的基峰为CH2=NH2（m/z30）

10．初步推断某一酯类（M=116）的结构可能为A或B或C，质谱图上m/z87、m/z59、m/z57、m/z29处均有离子峰，试问该化合物的结构为何？

（B）

（A）

（B）

（C）

m/z87、m/z59、m/z57、m/z29分别为C3H7-O-C≡O+、OC3H7+、C2H5-C≡O+、C2H5+。

11、3,3-二甲基已烷在下述质荷比（m/z）的峰中，最强峰的质荷比为何值？

为什么？

（D）

A、85B、29C、99D、71

m/z=71

12．下列化合物哪些能发生McLafferty重排？

试写出重排过程及重排离子的m/z值。

（（A、C）

参考教材Page318~319McLafferty重排的示例。

（B无γH）

13．下列化合物哪些能发生RDA重排？

试写出重排过程及主要碎片离子的m/z值。

（BD）

参考教材Page319~320RDA重排的示例

14．鉴别下列质谱（图15-23）是苯甲酸甲酯（C6H5COOCH3），还是乙酸苯酯（CH3COOC6H5），并说明理由及峰的归属。

（C6H5COOCH3）

m/z105是苯甲酰（C6H5CO+）碎片离子峰，与之相对应的应有m/z77和m/z51的碎片离子峰出现。

只有苯甲酸甲酯（C6H5COOCH3）才能产生m/z105的碎片离子。

峰的归属如下：

m/z136M+.m/z105

m/z77

m/z51

15．某未知物的分子式为C8H16O，质谱如图所示，试推测出其结构并说明峰归属。

（3－甲基－庚酮－2）

解：

（1）U=l，可能是酮、醛、烯醇等化合物。

（2）主要离子峰有：

m/z128、85、72、57、43、41、29等，基峰m/z43是甲基酮的特征离子，是由α裂解产生:

未知物为甲基酮已经证明，而己烷基的结构则需由其他碎片离子来证明。

m/z72与分子离子m/z128均为偶数，故m/z72应为McLafferty重排离子，且在3位C上必定有甲基，否则只能产生m/z58离子。

根据分子式，R′应为乙基，除了3位C有甲基外，其他烷基部分均为直链，这由m/z29、43、57等直链烷基特征峰可得到证明。

故化合物的结构式为：

16、某化合物的质谱如图所示，试推测其结构并说明峰归属。

（1）m/z84（M，100）、85（6.7）、86（0.2），M为偶数，相对分子质量较小，不大可能含偶数个N，所以含C、H、O，根据同位素峰强度计算分子式：

nC=6.7/1.1=6，nO=（0.2－0.006×62）/0.2=0（不含氧），nH=84－6×12=12。

分子式为C6H12。

（2）U=1，未知物含有一个双键，是烯烃。

（3）碎片离子m/z42、56及69可能分别为C3H5+、C4H8+·及C5H9+。

m/z41是烯烃的特征离子之一，由于未知物的相对分子质量是84，因而只能是1－己烯或2－甲基－1－戊烯。

其裂解情况如下：

m/z41离子可以证明烯键在分子结构式的一端，但不易证明是直接或支链－1－烯；m/z56离子为基峰，偶数质量单位为重排离子。

在上述两种结构中只有2－甲基－1－戊烯经麦氏重排后能产生m/z为56的重排离子。

m/z69碎片离子峰主要是断掉支链甲基而形成：

m/z84是分子离子M+·。

综上所述，2－甲基－1－戊烯。

17．某化合物的紫外光谱：

262nm（

15）；红外光谱：

3330~2500cm-1间有强宽吸收，1715cm-1处有强宽吸收；核磁共振氢谱：

δ11.0处为单质子单峰，δ2.6处为四质子宽单峰，δ2.12处为三质子单峰，质谱如图16-25所示。

参照同位素峰强比及元素分析结果，分子式为C5H8O3，试推测其结构式。

（CH3COCH2CH2COOH）

（1）U=2

（2）UV262nm（

15）：

R带

（3）IR3330~2500cm-1：

ν－OH；1715cm-1：

ν－C=O（峰宽可能是C=O与酸的C=O的吸收重叠）