107年:藥學二(第2次)

某化合物的分子式為 C₁₂H₂₂FClO₂,其EI-質譜圖中可觀測到 M⁺、[M+1]⁺與[M+2]⁺的離子訊號。若 M⁺為分子離子,則下列何者是 [M+1]⁺離子訊號的主要來源?

A[C₁₂H₂₃FClO₂]⁺
B[C₁₂H₂₁DFClO₂]⁺
C[C₁₁¹³CH₂₂FClO₂]⁺
D[C₁₂H₂₂F³⁷ClO₂]⁺

詳細解析

本題觀念:

質譜(mass spectrometry, MS)中的 [M+1]⁺ 離子訊號主要來自於分子中天然存在的**重同位素(heavy isotopes)**取代。分子式 C12H22FClO2\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{FClO}_2 中,各元素的天然重同位素豐度(natural isotopic abundance)決定了 [M+1]⁺ 的主要來源:

  • 13^{13}C 天然豐度約 1.11%,且分子含有 12 個碳,合計貢獻 ≈ 12 × 1.11% = 13.3%
  • 2^2H(氘, deuterium)天然豐度約 0.015%,且分子含 22 個 H,合計貢獻 ≈ 22 × 0.015% = 0.33%
  • 18^{18}O:天然豐度 0.204%,但屬於 [M+2]⁺ 的主要貢獻(M+2 離子)
  • 37^{37}Cl:天然豐度 24.2%,但 Cl 的重同位素為 [M+2]⁺(質量差 2),不影響 [M+1]⁺

因此 [M+1]⁺ 的最主要來源是含一個 13^{13}C 的同位素分子

選項分析

(A) [C12H23FClO2]+[\text{C}_{12}\text{H}_{23}\text{FClO}_2]^+ 相較於 M⁺($\text{C}{12}\text{H}{22}\text

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