|
Charakterystyczne elementy
|
|
W widmach alkanów prostołańcuchowych obserwuje się grupy pików przy wartościach m/e różniących się o 14 daltonów.
Najmocniejszy pik w każdej grupie odpowiada jonom o wzorze4 CnH2n+1 występującym przy m/e = 29 [C2H5]+, 43 [C3H7]+, 57 [C4H9]+, 71 [C5H11]+, 85 [C6H13]+, 99 [C7H15]+ itd. Powstałych w wyniku rozpadu wiązań C-C w różnych miejscach łańcucha węglowego.
W miarę wzrostu długości łańcucha maleje intensywność względna pasma jonu molekularnego. Powyżej 57 daltonów obserwowany jest zwykle szybki spadek intensywności względnych pasm.
Rozgałęzienie węglowodoru zmienia wygląd widma. Większa się intensywność pików odpowiadającym stabilniejszym kationom o wyższej rzędowości.
Obecność jonu M-15 o znacznej intensywności wskazuje na obecność grupy metylowej w miejscu rozgałęzienia.
Jony fragmentacyjne powstałe w wyniku rozpadów przy rozgałęzieniu wykazują tendencję do utraty atomu wodoru, tworząc jony [CnH2n]+., którym niekiedy odpowiadają bardziej intensywne piki niż odpowiednim jonom [CnH2n+1]+.
|
|
Piki jonów molekularnych cykloalkanów są mocniejsze niż piki molekularne odpowiednich alkanów.
Fragmentacja pierścienia polega zazwyczaj na utracie dwuwęglowych, obojętnych fragmentów C2H4 i [C2H5]. o masach 28 i 29 daltonów.
|
|
Pik molekularny w widmach alkenów jest zazwyczaj wyraźny.
Występuje tu rozpad wiązania względem wiązania podwójnego.
W widmach alkenów acyklicznych występują grupy pików odpowiadające jonom o wzorach CnH2n-1, CnH2n i CnH2n+1 w odstępach 14 daltonów. Jest to ta sama seria pików, która występuje w widmach alkanów, z tą jednak różnicą, że największą intensywność mają zwykle piki jonów CnH2n lub CnH2n-1.
Jony o m/e = 67 i 69 są fragmentami z rozpadów wiązań allilowych.
|
|
Pik jonu molekularnego w widmach alkenów cyklicznych jest zwykle wyraźny. Uprzywilejowanym rozpadem cykloalkanów sześcioczłonowych jest rozpad retro-Dielsa-Aldera.
|
|
Pierścień aromatyczny w cząsteczce stabilizuje jon molekularny, któremu odpowiada intensywny pik jonu molekularnego pozwalający na dokładny pomiar intensywności pików M+1 i M+2
Jony molekularne niepodstawionych związków aromatycznych są wyjątkowo stabilne i ulegają fragmentacji w niewielkim stopniu. m/e 77 lub 78 o dużej intensywności
Charakterystycznym typem fragmentacji węglowodorów aromatycznych jest odszczepienie cząsteczki acetylenu (M-26) od jonu molekularnego. Fragmentacji tej odpowiada w widmie naftalenu pik m/e = 102 a w widmie benzenu pik o średniej intensywności m/e=52 (lub czasami 51)
Fragmentacja benzenu z podstawnikiem alkilowym prowadzi do powstania jonu o m/e=91 (jon tropyliowy), któremu odpowiada intensywny pik (często pik podstawowy).
Kation tropyliowy może odszczepiać cząsteczkę acetylenu, przekształcając się w kation cyklopentadienylowy [C2H5]+ o m/e = 65 jako pik stosunkowo słaby, lecz bardzo charakterystyczny.
Rozgałęzienie na atomie a prowadzi do powstania jonów o masach większych od 91 o wielokrotność 14 jednostek, przy czym eliminacji ulega największy podstawnik.
Migracja wodoro połączona z eliminacją alkenu prowadzi do jonu m/e=92 powstającego, gdy łańcuch alkilowy zawiera co najmniej trzy atomy węgla. Dodatkowe charakterystyczne jony w tego typu rozpadowi to m/e=77 [C6H5]+, 78 [C6H6]+. i 79 [C6H7]+
|
Węglowodory alkiloaromatyczne
|
Węglowodory alkiloaromatyczne z co najmniej trójwęglowym łąńcuchem węglowym (np. butylobenzen) ulegają przegrupowaniu McLafferty'ego
|
|
Piki jonów molekularnych alkoholi są dobrze widoczne tylko w widmach niższych alkoholi (do C3), w pozostałych przypadkach są One słabo widoczne.
Rozpad wiązania C-C sąsiadującego z atomem tlenu jest powszechny.
Alkohole pierwszorzędowe dają wyraźny pik od jonu +CH2-OH (m/e=31).
Drugo- i trzeciorzędowe rozpadają się analogicznie, dając wyraźne piki pochodzące od jonów [CHR-OH]+ o masach m/e=45, 59, 73 ... i [CRR'-OH]+ o masach m/e=59, 73, 87, ...
Zasami rozpada się wiązanie C-H sąsiadujące z atomem tlenu, jednak ta droga prowadząca do powstania jonu [M-H]+ jest najmniej preferowana.
W alkoholach o długich łańcuchach zawierających więcej niż sześć atomów węgla fragmentacja jest zdominowana przez rozpad węglowy a widmo MS przypomina widmo alkenu.
Wyraźny, a czasami intensywny pik można zaobserwować przy M-18, co odpowiada eliminacji cząsteczki wody.
Eliminacja wody połączona z eliminacją alkenu z alkoholi pierwszorzędowych odpowiada za obecność pików M-(alken+H2O) tj.: M-46, M-74, M-102
Alkohole zawierające rozgałęzione grupy metylowe (np. alkohole terpenowe) wykazują często dość intensywny pik M-33 odpowiadający eliminacji wody i CH3..
|
|
Piki alkoholi benzylowych są intensywne. Jon benzylowy [M-OH]+ dający pik o średniej intensywności jest produktem rozpadu względem pierścienia.
Wspólną cechą alkoholi benzylowych z podstawnikiem w położeniu orto jest eliminacja wody, okórej świadczy wyraźny pik M-18.
Jony charakterystyczne jak dla aromatów m/e=77, 78, 79.
|
|
Fenole posiadają intensywny pik jonu molekularnego.
W widmach krezoli pik M-1 jest bardziej intensywny niż pik jonu molekularnego, co wynika z łatwego rozpadu benzylowego C-H.
W widmie MS obecne są zazwyczaj jony o m/e=77 oraz piki po eliminacji CO (M-28) i CO+H (M-29).
Alkilofenole ulegają również fragmentacjom typowym dla związków alkiloaromatycznych.
|
|
Obecność jonów m/e=31, 45, 59, 73 .., które odpowiadają jonom [RO]+ i [ROCH2]+, można wnioskować o obecności atomu tlenu.
W eterach występują dwie drogi fragmentacji:
rozpad wiązania C-C sąsidującego z atomem tlenu. Preferowany jest rozpad gdzie odpada największy podstawnik przy rozgałęzieniu. Jony charakterystyczne dla tego rozpadu to: m/e = 45, 59, 73, 87 itd.
rozpad wiązania C-O z zachowaniem ładunku na fragmencie alkilowym
|
|
Pik jonu molekularnego eterów aromatycznych jest wyraźny. Rozpada się wiązanie w stosunku do pierścienia, a utworzony jon może ulegać dalszej fragmentacji. Z anizolu powstają jony o masie 93 i 65.
Piki przy m/e=77 i 78 to piki charakterystyczne dla jonów aromatycznych.
Etery alkilowo-arylowe z dwuwęglowym lub dłuższym łańcuchem alifatycznym ulegają przegrupowaniu McLafferty'ego.
Etery difenylowe wykazują piki przy M-H, M-CO i M-CHO odpowiadające produktom złożonych przegrupowań.
|
|
Pik jonu molekularnego jest zazwyczaj wyraźny. Główne jony fragmentacyjne pochodzą z rozpadu wiązań C-C sąsiadującego z atomem tlenu.. Rozpad ten prowadzi do jonów o m/e=43 lub 57, lub 71 itd.
Gdy jeden z łańcuchów alkilowych przyłączony do grupy karbonylowej zawiera trzy lub więcej atomów węgla, zachodzi rozpad wiązania C-O a,b w stosunku do C=O (przegrupowanie McLafferty'ego).
|
|
Pik podstawowy w widmie cyklopentanonu i cykloheksanonu występuje przy m/e=55
|
|
Pik jonu molekularnego ketonów aromatycznych jest wyraźny. Rozpad alkiloaryloketonów zachodzi poprzez zerwanie wiązania b w stisunku do pierścienia, prowadząc do charakterystycznego jonu [ArC=O]+ (m/e=105 gdy Ar=Ph).
Eliminacja CO prowadzi do jonu arylowego m/e=77.
|
|
Pik jonu molekularnego aldehydów alifatycznych jest zazwyczaj dostrzegalny. Rozpad wiązań C-H i C-C sąsiadujących z tlenem prowadzi do jonu [M-1]+ i jonu [M-R]+ (m/e=29, [CHO]+).
W przypadku aldehydów zawierających cztery lub więcej atomów węgla zachodzi przegrupowanie McLafferty'ego. (m/e=44, 58 lub 72).
Dla aldehydów prostołańcuchowych innymi unikalnymi pikami są M-18 (eliminacja wody), M-28 (eliminacja etylenu), M-43 (utrata CH2=CH-O) i M-44 (eliminacja CH2=CH-OH)
|