波谱学与结构鉴定

氮规则

这里有一个十秒钟就能用上的质谱小魔法,能立刻缩小范围。只要看分子量是偶数还是奇数,你常常就能判断分子是否含有奇数个氮原子。这个捷径叫氮规则,它之所以成立,是因为氮是常见有机元素里唯一一个化合价为奇数(3)、原子质量却为偶数(14)的元素。

规则是这样的:一个由 C、H、O、N(及卤素)组成的分子,当且仅当它含有奇数个氮原子时,其名义分子量为奇数。说白了——不含氮、或含两个、四个氮,分子量就是偶数;含一个或三个氮,分子量就是奇数。原因是一种计数上的巧合:碳、氧和卤素质量都是偶数,氢每个原子贡献一个质量单位,唯有氮把"偶质量"和"奇价"凑在一起,改变了总数的奇偶性。所以奇数的 M+ 就是一面旗,喊着"这里住着奇数个氮"。

这在实践中确实有用。面对一个在比如 m/z 93 处的未知分子离子,奇数值立刻告诉你分子很可能含一个氮——再配上红外里的 N-H 伸缩,也许就指向苯胺(C6H5NH2,质量 93)。许多药物、生物碱、生物胺都含氮,所以当一张未知谱图出现时,这个奇偶检查往往是化学家最先注意的一件事。

甲胺(CH3NH2)分子量为 31——奇数,提示含一个氮。乙烷(C2H6,质量 30)和乙醇(C2H6O,质量 46)都是偶数,提示不含氮。吡嗪(C4H4N2)又回到偶数 80,含两个氮。

奇数分子量指向奇数个氮;偶数指向零个或偶数个氮。

这条规则数的是名义(整数)质量,且适用于分子离子而非碎片——碎片离子遵循的是反过来的版本。而且它只告诉你氮数的奇偶,并不给出确切个数。

又称
nitrogen rule of mass spectrometry氮律氮原子规则