分子式搜尋工具
簡而言之:由精確質量(HRMS、[M+H]+、[M+Na]+、ppm 容許誤差、元素範圍、氮規則、RDBE)或 CHN 元素分析加上莫耳質量,找出分子式。完全免費,在網頁瀏覽器中執行,不需下載。
將高解析質譜峰或 CHN 元素分析結果轉換成候選分子式。設定離子類型、ppm 容許誤差與元素範圍,每個候選分子式都會經 RDBE 與氮規則檢查,並依誤差排序。
元素範圍(原子數最小–最大)
分子式搜尋工具如何運作
由精確質量推算
- 將離子換算成中性質量。扣除加合離子:[M+H]⁺ 扣除一個質子(1.007276 Da),[M+Na]⁺ 扣除 Na⁺(22.989221 Da);[M−H]⁻ 則加回一個質子。
- 列舉分子式:在您的元素範圍內,找出單一同位素質量(¹²C = 12.000000、¹H = 1.007825、¹⁴N = 14.003074、¹⁶O = 15.994915 Da…)落在 ppm 範圍內的分子式:誤差(ppm)=(計算值 − 實測值)÷ 實測值 × 10⁶。
- 套用化學規則。對中性、偶數電子的分子而言,環加雙鍵當量(RDBE = C − H/2 − X/2 + N/2 + 1)必須是 ≥ 0 的整數,這自動滿足氮規則:標稱質量為奇數代表含奇數個 N 原子。H/C 比介於 0.2 與 3.1 之間,可剔除紙上可行但化學上不合理的分子式。
- 依質量誤差排序。在 5 ppm 下,小分子通常只剩少數幾個候選。同位素分布(Cl、Br、S)與碎片離子可再進一步縮小範圍。
由元素(CHN)分析推算
燃燒分析可得 C、H、N(有時還有 S 或鹵素)的質量百分比,氧通常以差值求得。若有概略的莫耳質量(例如由質譜得知),本工具會嘗試質量範圍內的每個分子式,只保留計算百分比全都在 ±0.4% 以內者,這是期刊常用的接受標準。若只想由百分比求得最簡整數比,請使用實驗式計算器。
計算範例
ESI-MS 在 m/z 195.0877 的峰視為 [M+H]⁺,可得 M = 194.0804 Da。在 5 ppm 內搜尋 C、H、N、O,得到 C₈H₁₀N₄O₂(咖啡因,[M+H]⁺ 計算值 195.08765,誤差 ≈ −0.3 ppm,RDBE 6)。偶數的標稱質量(194)與偶數個 N(4)相符。
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開啟 MolDraw 編輯器常見問題
如何由精確質量找出分子式?
輸入實測 m/z,選擇離子類型([M+H]⁺、[M+Na]⁺、[M−H]⁻…)與 ppm 容許誤差。本工具會扣除加合離子,列出在您設定的元素範圍內、誤差落在該 ppm 以內的所有分子式,並剔除違反 RDBE 與氮規則者。
應該使用多少 ppm 容許誤差?
一般 Orbitrap 或 Q-TOF 數據用 5 ppm;校正良好的儀器可用 2–3 ppm。低解析度儀器需要 20 ppm 以上,候選分子式也會多很多。
什麼是氮規則?
標稱質量為奇數的中性有機分子含有奇數個氮原子;標稱質量為偶數者則不含氮或含偶數個 N。
什麼是 RDBE?
環加雙鍵當量,與不飽和度相同:C − H/2 − X/2 + N/2 + 1。中性、閉殼層的分子,其 RDBE 必須是 0 以上的整數。
這和實驗式計算器有什麼不同?
實驗式計算器將精確的百分比換算成最簡整數比。本工具則搜尋在實驗誤差範圍內符合實測數據的完整分子式,數據可以是 HRMS 質量,或 CHN 分析加上莫耳質量,並依誤差排序。
為什麼會得到好幾個分子式?
不同分子式的質量可能幾乎相同,尤其在約 300 Da 以上。請縮小 ppm 範圍、設定合理的元素範圍,並參考同位素分布(Cl 與 Br 很容易辨認)與其他數據來判斷。
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