同位素峰型计算器（质谱）
简而言之：用于质谱的同位素峰型计算器：输入分子式或 SMILES 和离子类型，即可得到每个同位素峰的 m/z 和相对强度、单同位素质量、平均质量和标称质量、棒状图或轮廓图、M+1 和 M+2 经验规则，并可与观测峰比对。免费使用，在网页浏览器中运行，无需下载。
峰型由各元素的天然同位素丰度精确计算，包括 Cl、Br、S、Si 以及 Fe、Cu、Zn、Se、Sn、Pt、Ru、Pd、Ag 和 Hg 等金属。电荷和加合离子计入电子质量。
示例
与观测谱图比对
峰列表
如何使用同位素峰型计算器
- 输入分子式，如
C6H5Br、Pt(NH3)2Cl2或CuSO4·5H2O，或将输入类型切换为 SMILES。请注意大小写（Cl，而不是 CL）。 - 选择离子类型：电子轰击电离用 M+•，正离子电喷雾用 [M+H]⁺ 或 [M+Na]⁺，负离子模式用 [M−H]⁻。对于
[Pt(NH3)4]2+等带电配合物，请选择按所写离子。 - 读取单同位素质量、平均质量和标称质量，然后查看包含 m/z、相对强度和占 M 百分比的峰列表。
- 选择轮廓图和分辨能力，查看峰在你的仪器上如何合并或分裂。
- 打开与观测谱图比对并粘贴你的峰，检查匹配情况。可通过下载 SVG、下载 PNG 或下载 CSV 保存。
同位素峰型如何计算
大多数元素有不止一种稳定同位素。碳为 98.93% ¹²C 和 1.07% ¹³C；氯为 75.76% ³⁵Cl 和 24.24% ³⁷Cl。因此，一个分子在质谱中表现为一簇峰，即同位素峰型。
对于同位素丰度为 a 和 b 的某元素，n 个原子给出 (a + b)ⁿ 的展开项。对于整个分子式，各元素的峰型相乘，这是一种多项式卷积。计算器精确地对每种元素的每种同位素进行计算，只舍弃低于最大峰 10⁻¹² 的项。
Cl₂：(0.7576 + 0.2424)² = 0.574 (M) + 0.367 (M+2) + 0.059 (M+4) → 100 : 64 : 10
三种不同的质量
- 单同位素质量：使用各元素丰度最高的同位素（¹²C、¹H、¹⁴N、¹⁶O、³⁵Cl、⁷⁹Br、⁵⁶Fe、¹⁹⁵Pt）。咖啡因 C₈H₁₀N₄O₂ = 194.0804。
- 平均质量：使用标准原子量，与摩尔质量相同。咖啡因 = 194.19 g/mol。
- 标称质量：由丰度最高的同位素得到的整数质量。咖啡因 = 194。
对于离子，计入失去或得到的电子质量（每个 0.000549 Da），m/z 为质量除以 |z|。轮廓谱中每个同位素峰的宽度为 FWHM = m/R，其中 R 为分辨能力。
M+1 和 M+2 的经验规则
| 同位素 | 影响 | 速记规则 |
|---|---|---|
| ¹³C (1.07%) | M+1 | 每个碳原子约为 M 的 1.1%：C₁₀ 给出 M+1 ≈ 11% |
| ¹⁵N (0.36%) | M+1 | 每个氮约 0.37% |
| ¹⁸O (0.20%) | M+2 | 每个氧约 0.2% |
| ³⁴S (4.25%) | M+2 | 每个硫约 4.4% |
| ²⁹Si、³⁰Si | M+1、M+2 | 每个硅分别约 5.1% 和 3.4% |
| ³⁷Cl (24.24%) | M+2 | 一个 Cl 时 M : M+2 ≈ 3 : 1 |
| ⁸¹Br (49.31%) | M+2 | 一个 Br 时 M : M+2 ≈ 1 : 1 |
氯和溴的簇峰
| 卤素 | M : M+2 : M+4 : M+6 |
|---|---|
| Cl | 100 : 32 |
| Cl₂ | 100 : 64 : 10 |
| Cl₃ | 100 : 96 : 31 : 3 |
| Cl₄ | 78 : 100 : 48 : 10 : 1 |
| Br | 100 : 97 |
| Br₂ | 51 : 100 : 49 |
| Br₃ | 34 : 100 : 97 : 32 |
| ClBr | 77 : 100 : 24 |
例题
CH₂Cl₂（两个氯）
m/z 84、86 和 88 处的离子分别来自 ³⁵Cl₂、³⁵Cl³⁷Cl 和 ³⁷Cl₂。
0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²
M : M+2 : M+4 = 100 : 64 : 10
溴苯 C₆H₅Br
⁷⁹Br 和 ⁸¹Br 几乎相等：50.69% 和 49.31%。
M（m/z 156）和 M+2（m/z 158）还包含 ¹³C 的贡献。
M : M+2 = 100 : 97.5，M+1 = 6.5%
CHBr₃（溴仿）
三个 Br 原子给出 (1 + 1)³ 峰型。
峰位于 m/z 250、252、254 和 256。
34 : 100 : 97 : 32（接近 1 : 3 : 3 : 1）
C₆₀（富勒烯）
60 个碳：M+1 ≈ M 的 60 × 1.08%。
单同位素质量恰好为 720.0000（¹²C 定义了质量单位）。
M : M+1 : M+2 = 100 : 65 : 21
咖啡因的正离子 ESI
C₈H₁₀N₄O₂ + H⁺ = C₈H₁₁N₄O₂⁺。
194.0804 + 1.00728（质子）= 195.0877。
[M+H]⁺ m/z 195.0877，M+1 = 10.3%
万古霉素 [M+H]⁺
C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄：66 个碳和 2 个氯。
¹³C 使 M+1 ≈ 77%，两个 Cl 使 M+2 几乎与 M 一样高。
m/z 1448.4375；M : M+1 : M+2 = 100 : 77 : 98
顺铂 Pt(NH₃)₂Cl₂
铂的同位素为 ¹⁹⁴Pt 32.9%、¹⁹⁵Pt 33.8%、¹⁹⁶Pt 25.2% 和 ¹⁹⁸Pt 7.4%，与 Cl₂ 峰型叠加。
m/z 296 到 306 的宽簇峰，最高峰在 300
常见错误
- 混淆单同位素质量和平均质量。高分辨质谱测量的是单同位素 m/z；摩尔质量使用平均原子量。
- 以为单同位素峰最高。碳原子数超过约 90，或含有 Br、Pt、Sn 或 Hg 时，最强峰往往是 M+1、M+2 或更高。
- 忘记加合离子。电喷雾中很少看到 M 本身：请寻找 [M+H]⁺（+1.00728）、[M+Na]⁺（+22.98922）或 [M−H]⁻。
- 把 M+2 只看作两个 ¹³C 原子。较高的 M+2（超过 M 的 30%）表明含有 Cl、Br 或 S，而不是碳的贡献。
- 忽略电荷态。对于 2+ 离子，同位素峰间隔为 0.5 m/z，而不是 1。
- 大小写错误。CO 是一氧化碳，Co 是钴。Cl、Br 和 Si 的第二个字母要小写。
需要分子式背后的结构？在免费的在线化学结构编辑器 MolDraw 中绘制分子，并将其分子式或 SMILES 复制到计算器中。
打开 MolDraw 编辑器常见问题
什么是 M+2 峰？它由什么引起？
M+2 峰比单同位素离子高 2 个质量单位。较大的 M+2 峰来自 ³⁷Cl（每个 Cl 约为 M 的三分之一）、⁸¹Br（每个 Br 约与 M 相等）和 ³⁴S（每个 S 约 4.4%）。较小的 M+2 峰来自两个 ¹³C 原子或 ¹⁸O。
为什么 CH₂Cl₂ 的峰强比为 100 : 64 : 10？
每个氯原子为 ³⁵Cl（75.76%）或 ³⁷Cl（24.24%）。两个氯原子时比例为 0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²，即 M、M+2 和 M+4 为 100 : 64 : 10。
如何由 M+1 峰估算碳原子数？
将 M+1 强度（以 M 的百分比表示）除以 1.1。M+1 为 11% 表明约有 10 个碳。每个氮原子约增加 0.37%，因此对富氮分子只是粗略估算。
单同位素质量和平均质量有什么区别？
单同位素质量使用各元素丰度最高的同位素，是高分辨质谱测得的值。平均质量使用标准原子量，用于摩尔质量。咖啡因的两者分别为 194.0804 和 194.19。
为什么大分子的单同位素峰不是最高峰？
每个碳原子有 1.07% 的概率是 ¹³C。当碳原子数约达 90 或更多时，分子至少含一个 ¹³C 的概率超过不含 ¹³C 的概率，因此 M+1 成为最高峰。
分辨率如何改变同位素峰型？
分辨能力低时，标称质量相同的峰合并为一个。分辨能力高时（m/z 500 附近约 50 000 以上），会出现精细结构，例如 M+2 处的 ¹³C₂ 峰和 ³⁴S 峰相差约 0.011 Da 而分开。
计算器使用哪些同位素丰度？
它使用 IUPAC 代表性同位素丰度和各元素所有稳定同位素的原子质量，包括金属 Fe、Cu、Zn、Se、Sn、Pt、Ru、Pd、Ag 和 Hg。
相关化学工具
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