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质谱试题及答案
质谱
一、选择题
1.在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和加速电压固定时,若逐渐增加磁场强度H,对具有不同质荷比的正离子,其通过狭缝的顺序如何变化?
(2)
(1)从大到小
(2)从小到大(3)无规律(4)
不变
2.含奇数个氮原子有机化合物,其分子离子的质荷比值为
(2)
(1)偶数
(2)奇数(3)不一
定(4)决定于电子数
3.二溴乙烷质谱的分子离子峰M与M+2、M+4的相对强度为(3)
(1)1∶1∶1
(2)2∶1∶1(3)1∶2∶1(4)
1∶1∶2
4.在丁酮质谱中,质荷比为29的碎片离子是发生了
(2)
(1)α-裂解
(2)I-裂解(3)重排裂解(4)
γ-H迁移
5.在通常的质谱条件下,下列哪个碎片峰不可能出现(3)
(1)M+2
(2)M-2(3)M-8(4)M-18
、解答及解析题
1.样品分子在质谱仪中发生的断裂过程,会形成具有单位正电荷而质荷比(m/z)不同的正离子,当其通过磁场时的动量如何随质荷比的不同而改变?
其在磁场的偏转度如何随质荷比的不同而改变?
答:
根据公式m/z=B2R2/2E可知,m/z越大,动量越大。
m/z值越大,偏转度越小。
2.带有电荷为e、质量为m的正离子,在加速电场中被电位V所加速,其速度达υ,若离子的位能(eV)与动能(mυ2/2)相等,当电位V增加两倍时,此离子的运动速度υ增加多少倍?
答:
由公式eV=1/2mv2,当V增加两倍时,此时的离子的运动速度v增加为原来的√2倍。
3.在双聚焦质谱仪中,质量为m,电荷为e、速度为υ的正离子由离子源进入电位为E的静电场后,由于受电场作用而发生偏转。
为实现能量聚焦,要使离子保持在半径为R的径向轨道中运动,此时的R值受哪些因素影响?
答:
eV=mv2/RR=mv2/eE,由此可知,此时的R主要受静电场强度的的影响。
4.在双聚焦质谱仪中,质量为m,电荷为e、速度为υ的正离子由电场进入强度为H的磁场后,受磁场作用,再次发生偏转,偏转的半径为r,此时离子受的向心力(Heυ)和离心力(mυ/R)相等,此时离子受的质荷比受哪些因素影响?
答:
由题意有Heυ=mυ2/r,m/e=Hr/υ=H2r2/2V此时离子受的质荷比受磁场强度、半径r以及电场电位V的影响。
5.在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和加速电压V固定时,若逐渐增大磁场强度H,对具有不同荷比的正离子,其通过狭缝的顺序如何确定?
答:
m/e=Hr/υ=H2r2/2V,由此可知,r、V为定值,当逐渐增大磁场强度H时,m/e小的先通过狭缝。
6.在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和磁场强度H固定时,若把加速电压V值逐渐加大,对具有不同质荷比的正离子,其通过狭缝的顺序如何确定?
答:
m/e=Hr/υ=H2r2/2V,H、r为定值,当加速电压V值逐渐加大时,通过狭缝m/e逐渐减小,所以m/e大的先通过狭缝。
7.在有机质谱中使用的离子源有哪几种?
各有何特点?
答:
离子源:
EI、CI、FAB电离源、ESI电离源、APCI电离源、MALDI电离源
特点:
EI:
(1)碎片离子多,结构信息丰富,有标准化合物质谱库(NIST);
(2)不能汽化的样品不能分析;(3)有些样品得不到分子离子
CI:
(1)软电离方法,产生准分子离子(M+1)+,(M-1)+,(M+2)+等;
(2)CI源的的碎片离子峰少,图谱简单,易于解释;(3)不适于难挥发成分的分析
FAB电离源:
(1)软电离技术。
FAB质谱中除准分子离子(M+1)+,(M-1)+等,还会产生基质分子峰及基质分子与样品分子的结合峰。
如:
3-硝基苄醇作基质,出现m/z154(MH),136(MH–H2O),289(MMH–
H2O)峰;
(2)适合于极性大、分子量大、低蒸汽压、热稳定性差的样品;(3)FAB一般用作磁式质谱的离子源
ESI电离源:
(1)最广泛使用的软电离技术,液相色谱质谱联用仪
(LC-MS)的标配离子源
产生(M+H)+,(M-H)-等准分子离子峰及加和离子峰;
(2)可产生多电荷离子,如(M+2H)2+or(M+10H)10+,降低生物大分子m/z;(3)适用于强极性,大分子量(<2000,000Da)的样品分析,如肽,蛋白质,糖等
APCI电离源:
(1)软电离方式,电离过程与CI相似,属于离子-分子反应,LC-MS离子源;
(2)产生(M+H)+,(M-H)-等准分子离子峰,不形成多电荷峰;(3)适合弱极性/非极性样品分析
MALDI电离源:
(1)质量范围可达50万Da;
(2)高灵敏度,可测至10-12~10-15摩尔;(3)软电离,没有或很少有碎片离子,可用于分析混合物。
(4)可容纳毫摩尔级的盐。
缺点:
基质背景易干扰质量数1000Da以内的物质分析;激光解析电离可能导致被分析物分解。
8.确定具有下述分子式的化合物,其形成的分子离子具有偶数电子还是奇数电子?
(1)C3H8
(2)CH3CO(3)C6H5COO2CH5(4)C6H5NO2
答:
(1)、(3)偶电子;
(2)、(4)奇电子
9.试确定下述已知质何比离子的可能存在的化学式:
(1)m/z为71,只含C、H、O三种元素
(2)m/z为57,只含C、H、N三种元素
(3)m/z为58,只含C、H两种元素
答:
(1)C4H7O或C3H3O;2
(2)C3H7N或CH3N3或C2H5N;2(3)
C4H10
10.试写出苯和环己烯的分子离子式。
答:
苯:
环己烷:
11.
写出环己酮和甲基乙烯醚的分子离子式
甲基乙烯醚:
答:
环己酮:
12.写出丙烷分子离子的碎裂过程,生成的碎片是何种正离子,其m/z
是多少?
答:
,m/z=29;
,m/z=15。
13.试解释溴乙烷质谱图中m/z分别为29、93、95三峰生成的原因?
答:
由分子离子碎裂过程
14.有一化合物其分子离子的m/z为120,其碎片离子的m/z为105,问其亚稳离子的m/z是多少?
答:
亚稳离子m/z=(碎片离子m/z)2/分子离子m/z=1052/120=91.9
15.亚稳离子峰和正常的碎片峰有何主要区别?
答:
亚稳离子:
寿命为10-6-10-5的离子,从离子源出口到达检测器之前裂解并被记录的离子;
正常碎片峰:
广义上指除分子离子以外的所有离子。
碎片离子的质量和强度与化合物的结构相关,是结构解析的重要信息。
16.下述断裂过程:
所产生的亚稳离子,
其m/z是多少?
答:
在上述断裂过程中分子离子的m/z=105,产生的碎片离子为:
C6H5+m/z=77,
所产生的亚稳离子的m/z=772/105=56.5
17.试解释环己烷质谱图中产生m/z分别为84、69、56、41离子峰的
原因?
答:
18.某有机化合物(M=140)其质谱图中有m/z分别为83和57的离子峰,试问下述哪种结构式与上述质谱数据相符合?
(1)
(1)
(2)
答:
结构与
(1)相符
19.某有机胺可能是3-甲基丁胺或1,1-二甲基丙胺,在质谱图中其分子离子峰和基峰的m/z分别为87和30,试判断其为何种有机胺?
答:
3-甲基丁胺
20.某有机物可能是乙基正丁基醚或甲基正戊基醚,其质谱图上呈现离子峰的m/z分别为102、87、73、59、31,试确定其为何物?
答:
乙基正丁基醚。
21.在碘乙烷的质谱图中呈现m/z分别为156、127、29的离子峰,试说明其形成的机理。
答:
m/z156为CH3CH2I的分子离子峰
22.在丁酸甲酯的质谱图中呈现m/z分别为102、71、59、43、
31的离子峰,试说明其碎裂某酯(M=116)的质谱图上呈现m/z(丰度)分别为57(100%)、43(27%)和29(57%)的离子峰,试确定其为下述酯中的哪一种。
(1)(CH3)2CHCOO2HC5
(2)CH3CH2COOC2CHH2CH3(3)
CH3CH2CH2COOC3H
答:
为
(2)
23、某酯(M=116)的质谱图上呈现m/z(丰度)分别为57(100%)、43(27%)和29(57%)的离子峰,试确定其为下述酯中的哪一种。
(1)(CH3)2CHCOOC(2H25)CH3CH2COOCH2CH(23C)HC3H3CH2CH2COOCH3答:
为
(2)CH3CH2COOCH2CH2CH3
由于α开裂生成:
m/z57;C3H7+m/z43;C2H5+m/z29
24.某化合物(M=138)的质谱图中呈现m/z为120的强离子峰,
试判断其为下述两种化合物中的哪一种?
答:
为
(1)
碎解过程:
25.
某酯(M=150)的质谱图中呈现m/z为118的碎片峰,试判
断其为下述两种化合物中的哪一种?
答:
为
(1)
26.
已知某取代苯的质谱图如下图所示,试确定下述4种化合物
105和77的离子峰)
答:
结构(4)与谱图相一致m/z119相当于苄基离子开裂失去
CH3m/z105相当于苄基离子开裂失去C2H5,m/z77为乙烯基开裂后的产物C6H5+
27.
说明由三乙胺(M=101)的α、β开裂生成m/z为86的离子峰及随后又进行H重排并开裂生成m/z为58的离子峰的过程机理。
(2)
答:
28、某未知烃类化合物的质谱如下图所示,写出其结构式
答:
为3-甲基戊烷:
CH3CH2C(HCH3)CH2CH3
29、某未知烃类化合物的质谱如下图所示,写出其结构式并说明谱图的主要特点。
30.某未知烃类化合物的质谱如下图所示,写出其结构式并说明谱图的主要特点。
31.
某未知仲胺化合物的质谱如下图所示,试写出其结构式
答:
为N-甲基苄基胺:
C6H5CH2NHCH3
32.某含氮化合物质谱如下图所示,写出其结构式,并说明m/z为77
基峰生成的原因
答:
为硝基苯:
C6H5NO,2m/z77为C6H5+
C6H5-NO2→C6H5++NO2·
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