质谱分析法

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质谱技术的应用

　9.3　质谱解析基础知识

同位素离子

　　大多数元素都是由具有一定自然丰度的同位素组成。表9.3是有机物中各元素的自然丰度。这些元素形成化合物后,其同位素就以一定的丰度出现在化合物中。因此，化合物

表9.3　有机物中各元素的同位素丰度

元素	C	H	N	O
同位素	¹²C　　¹³C	¹H　　²H	¹⁴N　　¹⁵N	¹⁶O ¹⁷O ¹⁸O
丰度	100　　1.08	100　　0.016	100　　0.38	100 0.04 0.20

元素	P	S	F	Cl	Br
同位素	³¹P	³²S³³S³⁴S	¹⁹F	³⁵CI　　³⁷CI	⁷⁹Br　　⁸¹Br
丰度	100	100 0.78 4.4	100	100　　32.5	100　　98

的质谱中就会有不同同位素形成的离子峰,通常把由重同位素形成的离子峰叫同位素峰。例如，在天然碳中有两种同位素，¹²C和¹³C。二者丰度之比为100:1.1，如果由¹²C组成的化合物质量为M，那么,由¹³C组成的同一化合物的质量则为M+1。同样一个化合物生成的分子离子会有质量为M和M+1的两种离子。如果化合物中含有一个碳，则M+1离子的强度为M离子强度的1.1%；如果含有二个碳，则M+1离子强度为M离子强度的2.2%。这样，根据M与M+1离子强度之比，可以估计出碳原子的个数。氯有两个同位素³⁵Cl和³⁷Cl，两者丰度比为100:32.5，或近似为3:1。当化合物分子中含有一个氯时，如果由³⁵Cl形成的分子质量为M，那么，由³⁷Cl形成的分子质量为M+2。生成离子后,离子质量分别为M和M+2，离子强度之比近似为3:1。如果分子中有两个氯，其组成方式可以有R³⁵Cl³⁵Cl、R³⁵Cl³⁷Cl、R³⁷Cl³⁷Cl，分子离子的质量有M，M+2，M+4，离子强度之比为9:6:1。同位素离子的强度之比，可以用二项式展开式各项之比来表示：

(a+b)ⁿ

(9.8)

式中：	a-某元素轻同位素的丰度；
	b-某元素重同位素的丰度；
	n-同位素个数。
例如，某化合物分子中含有两个氯，其分子离子的三种同位素离子强度之比，由上式计算得：　　　　　　　(a+b)ⁿ=(3+1)²=9+6+1

　　即三种同位素离子强度之比为9：6：1。这样，如果知道了同位素的元素个数，可以推测各同位素离子强度之比。同样，如果知道了各同位素离子强度之比，可以估计出元素的个数。