Klasa zwiazkow MS, spektroskopia


Klasa związków

Charakterystyczne elementy

Alkany

  • 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]+.

Cykloalkany

  • 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.

Alkeny

  • 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.

Alkeny cykliczne

  • Pik jonu molekularnego w widmach alkenów cyklicznych jest zwykle wyraźny. Uprzywilejowanym rozpadem cykloalkanów sześcioczłonowych jest rozpad retro-Dielsa-Aldera.

Węglowodory aromatyczne

  • 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

Alkohole

  • 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..

Alkohole benzylowe

  • 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

  • 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.

Etery alifatyczne

  • 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

Etery aromatyczne

  • 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.

Ketony alifatyczne

  • 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).

Ketony cykliczne

Pik podstawowy w widmie cyklopentanonu i cykloheksanonu występuje przy m/e=55

Ketony aromatyczne

  • 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.

Aldehydy alifatyczne

  • 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)

4



Wyszukiwarka