Phổ khối trong phân tích hữu cơ

Phổ khối lượng cân các phân tử và các mảnh của chúng, cung cấp công thức phân tử và một mô hình phân mảnh hoạt động như một dấu vân tay cấu trúc.

Definition

Phổ khối là một kỹ thuật phân tích ion hóa các phân tử và tách các ion tạo thành theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích, tạo ra một phổ khối lượng và độ phong phú của ion được sử dụng để xác định và đặc trưng các hợp chất hữu cơ.

Scope

Chủ đề này bao gồm các phương pháp ion hóa, ion phân tử và mối quan hệ của nó với khối lượng phân tử và công thức, các mô hình đồng vị, các con đường phân mảnh bao gồm sự sắp xếp lại McLafferty, và việc sử dụng phổ khối lượng độ phân giải cao để xác định công thức chính xác.

Core questions

• Ion phân tử tiết lộ khối lượng phân tử và, ở độ phân giải cao, công thức phân tử như thế nào?
• Các mô hình phân mảnh cho chúng ta biết gì về cấu trúc?
• Các mô hình đồng vị cho biết sự hiện diện của các nguyên tố như clo và brom như thế nào?

Key theories

Ion phân tử và sự phân mảnh

Ion hóa tạo ra một ion phân tử có khối lượng cho biết trọng lượng phân tử; sự phân mảnh có thể dự đoán được của nó thành các ion nhỏ hơn cung cấp các manh mối cấu trúc từ khối lượng bị mất và giữ lại.

Các mô hình đồng vị và khối lượng độ phân giải cao

Tỷ lệ đồng vị đặc trưng tiết lộ các dị nguyên tử như clo và brom, trong khi phép đo khối lượng chính xác xác định duy nhất công thức phân tử.

Mechanisms

Một nguồn ion hóa (tác động điện tử, điện phun, hoặc các phương pháp khác) tạo ra các ion pha khí được tách theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích trong một bộ phân tích và được phát hiện. Cation gốc được hình thành do tác động điện tử phân mảnh theo các con đường được ưu tiên bởi sự ổn định của các ion và chất trung hòa tạo thành; sự sắp xếp lại McLafferty, một sự phân mảnh đặc trưng, chuyển một hydro gamma đến một carbonyl với sự mất đi một anken trung hòa.

Clinical relevance

Phổ khối, thường được kết hợp với sắc ký, là trung tâm của các nghiên cứu chuyển hóa thuốc, độc chất học điều trị và pháp y, proteomics và chẩn đoán lâm sàng, nơi nó xác định và định lượng các chất phân tích vết với độ đặc hiệu cao.

History

Phổ kế khối lượng ban đầu của Aston đã thiết lập phổ khối lượng như một phương pháp phân tích; McLafferty đã hệ thống hóa việc giải thích phân mảnh hữu cơ, và sự phát triển của các phương pháp ion hóa mềm như điện phun của Fenn đã mở rộng kỹ thuật này sang các phân tử sinh học lớn, được công nhận bởi Giải Nobel Hóa học năm 2002.

Key figures

• Francis William Aston
• Fred McLafferty
• John Fenn
• Koichi Tanaka

Seminal works

• silverstein2014
• mclafferty1993

Frequently asked questions

Đỉnh ion phân tử là gì?

Đỉnh ion phân tử tương ứng với phân tử ion hóa nguyên vẹn trước khi phân mảnh; giá trị khối lượng trên điện tích của nó cho biết trọng lượng phân tử và, trong các thiết bị độ phân giải cao, giúp thiết lập công thức phân tử.

Sự sắp xếp lại McLafferty là gì?

Đây là một sự phân mảnh đặc trưng của các phân tử chứa carbonyl, trong đó một nguyên tử hydro trên carbon gamma chuyển đến oxy carbonyl và một anken trung hòa bị loại bỏ, tạo ra một ion mảnh chẩn đoán, thường là mạnh.