波譜學與結構鑑定
氮規則
這裡有一個十秒鐘就能用上的質譜小魔法,能立刻縮小範圍。只要看分子量是偶數還是奇數,你常常就能判斷分子是否含有奇數個氮原子。這個捷徑叫氮規則,它之所以成立,是因為氮是常見有機元素裡唯一一個化合價為奇數(3)、原子質量卻為偶數(14)的元素。
規則是這樣的:一個由 C、H、O、N(及鹵素)組成的分子,當且僅當它含有奇數個氮原子時,其名義分子量為奇數。說白了——不含氮、或含兩個、四個氮,分子量就是偶數;含一個或三個氮,分子量就是奇數。原因是一種計數上的巧合:碳、氧和鹵素質量都是偶數,氫每個原子貢獻一個質量單位,唯有氮把「偶質量」和「奇價」湊在一起,改變了總數的奇偶性。所以奇數的 M+ 就是一面旗,喊著「這裡住著奇數個氮」。
這在實踐中確實有用。面對一個在比如 m/z 93 處的未知分子離子,奇數值立刻告訴你分子很可能含一個氮——再配上紅外裡的 N-H 伸縮,也許就指向苯胺(C6H5NH2,質量 93)。許多藥物、生物鹼、生物胺都含氮,所以當一張未知譜圖出現時,這個奇偶檢查往往是化學家最先注意的一件事。
甲胺(CH3NH2)分子量為 31——奇數,提示含一個氮。乙烷(C2H6,質量 30)和乙醇(C2H6O,質量 46)都是偶數,提示不含氮。吡嗪(C4H4N2)又回到偶數 80,含兩個氮。
奇數分子量指向奇數個氮;偶數指向零個或偶數個氮。
這條規則數的是名義(整數)質量,且適用於分子離子而非碎片——碎片離子遵循的是反過來的版本。而且它只告訴你氮數的奇偶,並不給出確切個數。
又稱
另見