波谱学与结构鉴定

同位素模式

碳有两种稳定形态:大多数原子是碳-12,但大约每一百个里有一个是略重的碳-13。氯和溴各有两种较重的形态,比例都很醒目。由于真实样品是这些同位素的混合,分子不会给出一条干净的单线——它给出一小簇峰,而这簇峰内部各峰的相对高度,即同位素模式,能泄露出究竟含有哪些原子。

有两种模式特别有用、值得记住。氯有两种丰度高的同位素,氯-35 和氯-37,比例大约 3 比 1。所以任何含一个氯的分子都会显示相隔两个质量单位的两个峰(M 和 M+2),高度比约为 3 比 1——一目了然。溴更干脆:溴-79 和溴-81 丰度几乎相等,所以一个溴给出 M 和 M+2 一对几乎等高的峰,像两座并立的孪生塔。分子离子上方紧挨着的一个小 M+1 峰,来自碳-13,它随分子含碳数成比例增长,给出一个粗略的碳数。

这些模式把质谱仪变成了一台快速的元素探测器。看到相隔两个单位、3 比 1 的双峰,化学家立刻怀疑有氯;看到近乎等高的双峰,则怀疑有溴。这对药物代谢物、农药、阻燃剂、以及任何含卤素的分子都极有价值——早在其余结构被解出之前,同位素特征就已确认了卤素。

氯甲烷(CH3Cl)显示两个分子离子峰:m/z 50(含 35Cl)和 m/z 52(含 37Cl),高度比约 3:1。溴甲烷(CH3Br)则显示 m/z 94 和 96,比例约 1:1,标记出溴。

氯给出 3:1 的 M/M+2 双峰;溴给出相隔两个质量单位、约 1:1 的双峰。

M+2 双峰意味着含氯或含溴,而不是分子量不确定。两个峰都是真实的分子离子,只是各自分子里恰好含的同位素不同罢了。

又称
isotope peaksM+1 / M+2 peaks同位素峰同位素分布