富马酸单甲酯（分子式C5H6O4，分子量130.10）的质谱分析是其结构定性与纯度检测的重要手段，核心通过电子轰击电离质谱（EI-MS） 与电喷雾电离质谱（ESI-MS）两种方法实现，前者适用于挥发性样品的碎片机理研究，后者适用于极性样品的分子量确认，结合特征碎片离子可精准完成结构验证。

一、主要质谱分析方法

1. 电子轰击电离质谱（EI-MS）

这是富马酸单甲酯结构解析的首选方法，适用于气化后稳定的小分子化合物，能提供丰富的碎片离子信息，用于推导官能团连接方式。

测试条件：离子源温度200–250℃，电子能量70eV，质量扫描范围m/z 20–200，采用直接进样杆进样，避免样品热分解。

优势与注意事项：EI-MS能产生特征性强的碎片离子，可明确区分富马酸单甲酯与其顺式异构体马来酸单甲酯；需注意富马酸单甲酯的气化温度不宜过高（低于150℃），防止酯键热裂解或双键异构化。

2. 电喷雾电离质谱（ESI-MS）

适用于极性较强、挥发性较差的样品，以软电离方式为主，可获得准分子离子峰，精准确认分子量，常用于纯度检测与定量分析。

测试条件：采用负离子模式（更易电离），溶剂选择甲醇-水混合溶液（体积比1:1），流速0.2mL/min，毛细管电压3.0kV，锥孔电压20V，质量扫描范围m/z 100–200。

优势与注意事项：负离子模式下可稳定产生[M-H]^-准分子离子峰，无明显碎片干扰；正离子模式下电离效率低，仅产生微弱的 [M+H]^+峰，一般不采用。

二、特征碎片离子与裂解机理

富马酸单甲酯的分子离子峰与碎片离子源于酯键裂解、双键 $\beta$-断裂及羰基相关重排，不同电离方式下的离子特征存在差异。

1. EI-MS碎片离子与裂解路径

EI 电离能量较高，会使富马酸单甲酯分子发生多途径裂解，产生丰富的特征碎片，分子离子峰（m/z 130）强度中等，是结构解析的基准。

分子离子峰：m/z 130M·^+，对应完整的富马酸单甲酯分子离子，因酯键易断裂，该峰强度低于基峰。

基峰（至强碎片峰）：m/z 99C4H3O3^+，由酯键断裂伴随CH3^∙自由基丢失产生，裂解路径为：HOOC-CH=CH-COOCH3→HOOC-CH=CH-CO}^++CH3^∙，该离子稳定性高，是EI-MS的标志性离子。

特征碎片峰1：m/z 71(C3H3O2^+)，由m/z 99离子进一步丢失CO分子形成，裂解反应为：HOOC-CH=CH-CO}^+→CH=CH-COO}^++CO，该离子可佐证分子中双键与羧基的连接关系。

特征碎片峰2：m/z 43(CH3CO^+)，由甲酯基的α-裂解产生，是酯类化合物的典型碎片离子，可证明分子中存在甲酯官能团。

特征碎片峰3：m/z 59 (COOCH_3^+)，直接源于甲酯基的离子化，进一步验证酯基的存在。

2. ESI-MS（负离子模式）碎片离子与解析

ESI 为软电离方式，主要产生准分子离子峰，碎片离子较少，适用于分子量快速确认。

准分子离子峰：m/z 129([M-H]^-)，是负离子模式下的基峰，对应分子丢失1个质子后的离子，精准对应富马酸单甲酯的分子量（130-1=129）。

次要碎片峰：m/z 85 ([M-H-CO_2]^-)，由准分子离子丢失1分子CO2产生，裂解路径为：[HOOC-CH=CH-COOCH3-H]^-→[CH=CH-COOCH3]^- +CO2↑，可佐证分子中羧基的存在。

三、异构体区分（富马酸单甲酯 vs 马来酸单甲酯）

质谱分析可有效区分富马酸单甲酯（反式）与马来酸单甲酯（顺式），核心依据是碎片离子丰度与裂解效率差异：

富马酸单甲酯的反式双键构型空间位阻小，酯键裂解更易发生，m/z 99碎片峰强度显著高于马来酸单甲酯；

马来酸单甲酯的顺式双键易发生分子内氢键作用，导致m/z 71碎片峰丰度相对更高，可通过特征碎片的丰度比实现异构体鉴别。

四、质谱分析的应用场景

结构确认：结合EI-MS的碎片裂解机理与ESI-MS的分子量确认，可全面验证富马酸单甲酯的分子结构，排除异构体与杂质干扰；

纯度检测：通过ESI-MS准分子离子峰的峰面积占比，可半定量分析样品纯度，若存在杂质，会出现额外的准分子离子峰；

代谢研究：在药物代谢领域，ESI-MS可追踪富马酸单甲酯在生物体内的代谢产物，通过特征碎片离子确定代谢路径。

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