Die Massenspektrometrie gehOrt heute ebenso wie die IR-, die UV - und die NMR-Spektroskopie sowie die chromatographischen Methoden zum Grundbestand einer modernen instrumentellen Analytik. Der Wert der Massenspektrometrie fur den Organiker liegt in der An wendbarkeit der Methode zum Nachweis, zur Identifizie rung und zur Strukturaufklarung organischer und metaIl organischer Verbindungen in synthetischen, technischen sowie naturlichen Produkten. Der grolle Vorteil der Massen spektrometrie gegeniiber anderen Strukturaufklarungs methoden ist der auBerst geringe Substanzbedarf. Mit Hille der Massenspektrometrie konnen Picogramm-Mengen or ganischer Verbindungen eindeutig identifiziert werden, so daB sie als Methode zur Spurenanalyse in der Biochemie, im Umweltschutz und in der Medizin immer breitere An wendung findet. Weiterhin gestattet der gckoppelte Ein satz von Massenspektrometrie und Gaschromatographie die Untersuchung von Vielkomponentengemischen und wird auf diesem Gebiet von keiner anderen Methode iiber troffen. Der vorliegende Band will kcin Lehrbuch der Massen spektrometric schlechthin sein, in dem aIle Probleme und Anwendungsmoglichkeiten vollstandig abgchandelt werden. Er soIl vielmehr dazu beitragen, sowohl den Studenten als auch den Praktikern den notwendigen Dberblick zu gcben, urn die Anwendungsmoglichkeiten der Massenspektrometrie zur Losung von anfallenden Analysenproblemen abschatzen zu konnen. Dazu werden Grundkenntnisse in der organischen Chemie voraus gesetzt, hingegen die Grundlagen der Massenspektro- 4 Vorwort metrie abgehandelt. Einen breiten Raum nehmen dabei die technischen und mechanistischen Probleme der Aus wertung von Massenspektren ein, wobei ausschlielllich auf die Stollionisation eingegangen wird. In einem weite rem Teil dieses Bandes werden einige spezielle Anwen dungsgebiete der Massenspektrometrie erortert. Leipzig, Juni 1976 Die Ver/asseT Inhalt 1.
Inhaltsverzeichnis
1. Prinzip der Massenspektrometrie. - 2. Apparative Grundlagen der Massenspektrometrie. - 2. 1. Einlaßsysteme. - 2. 2. Ionenerzeugung. - 2. 3. Ionentrennung. - 2. 4. Ionennachweis und Registrierung. - 2. 5 Wichtige Geräteparameter. - 3. Technik der Auswertung von Massenspektren. - 3. 1. Zuordnung der Massenzahlen. - 3. 2. Intensität der Signale in den Massenspektren. - 3. 3. Wiedergabe der Massenspektren. - 4. Arten von Ionen. - 4. 1. Molekülionen. - 4. 2. Fragmentionen. - 4. 3. Metastabile Ionen. - 4. 4. Mehrfach geladene Ionen. - 4. 5. [M + 1]+-Ionen. - 5. Theoretische Deutung der Bruchstückbildung. - 5. 1. Quasi-Gleichgewichtstheorie. - 5. 2. Physikalisch-chemische Theorie. - 5. 3. Konzept der lokahsierten Ladung. - 6. Zusammenhang zwischen Struktur und Massenspektrum. - 6. 1. Bruchstückbildung durch Spaltung einer Bindung. - 6. 2. Bruchstückbildung durch Spaltung mehrerer Bindungen. - 6. 3. Umlagerungen. - 7. Massenspektren einzelner Verbindungsklassen. - 7. 1. Alkane. - 7. 2. Alkene. - 7. 3. Alkine. - 7. 4. Alicyclen. - 7. 5. Arene (benzoide Kohlenwasserstoffe). - 7. 6. Alkanole. - 7. 7. Phenole. - 7. 8. Äther. - 7. 9. Ketone. - 7. 10. Alkanale. - 7. 11. Carbonsäuren. - 7. 12. Carbonsäureester. - 7. 13. Amine. - 7. 14. Nitrile und Isonitrile. - 7. 15. N-Oxide. - 7. 16. Nitroverbindungen. - 7. 17. Halogenverbindungen. - 7. 18. Thiole. - 7. 19. Thioäther. - 7. 20. Heterocyclische Verbindungen. - 7. 21. Organometallische Komplexe. - 7. 22. Naturstoffe. - 8. Interpretation von Massenspektren. - 8. 1. Vorkenntnisse. - 8. 2. Molmasse. - 8. 3. Bestimmung der Summenformel. - 8. 4. Spektren vergleiche. - 8. 5. Allgemeiner Spektrencharakter. - 8. 6. Fragmentierungswege. - 9. Chemische Umwandlung von Verbindungen. - 10. Ionisations- und Auftrittspotentiale. - 11. Quantitative Analyse. - 12. Hochauflösende Massenspektrometrie. - 13. Andere Methoden der Ionisierung. -13. 1. Feldionisation. - 13. 2. Chemische Ionisation. - 14. Kopplung von Gaschromatographie (GC) und Massenspektrometrie (MS). - 15. Massenfragmentographie. - 16. Anwendung der elektronischen Datenverarbeitung in der Massenspektrometrie. - 17. Literatur. - 18. Anhang. - 18. 1. Massenspektren einiger wichtiger Lösungsmittel und gaschromatographischer Phasen. - 18. 2. Ionisations- und Auftrittpotentiale einiger Elemente und Verbindungen. - 19. Sachregister.
