FIZYKCHEMICZNE METDY USTALANIA BUDWY ZWIĄZKÓW GANICZNYCH PDSTAWY INTEPETACJI WIDM MASWYCH Witold Danikiewicz Instytut Chemii rganicznej PAN ul. Kasprzaka 44/52, 01-224 Warszawa
1. Jaka jest masa cząsteczkowa związku? Aby wyznaczyć masę cząsteczkową trzeba zaobserwować i zidentyfikować jon molekularny (lub pseudomolekularny) Metody: widmo EI 70 ev. łagodne metody jonizacji (FAB, LSIMS, CI, ESI, APCI, MALDI, FI) w celu zaobserwowania jonu molekularnego. ICh PAN
TEMINLGIA Jon molekularny: jon o masie równej masie cząsteczkowej badanego związku (z dokładnością do masy elektronu), powstający w wyniku oderwania lub (znacznie rzadziej) przyłączenia elektronu przez cząsteczkę. Jest to jon nieparzystoelektronowy (kationo- lub anionorodnik). Jon pseudomolekularny, quasimolekularny lub jon typu jonu molekularnego: jon powstający w wyniku przyłączenia prostego jonu (najczęściej H, Na, Cl - ) do cząsteczki badanego związku lub oderwania jonu H od tej cząsteczki. becnie zaleca się stosowanie nazw typu: protonowana cząsteczka, deprotonowana cząsteczka itp. Jony tego typu są jonami parzystoelektronowymi. ICh PAN
EGUŁA AZTWA Parzysta liczba atomów azotu = = parzysta masa cząsteczkowa (nominalna) Nieparzysta liczba atomów azotu = = nieparzysta masa cząsteczkowa (nominalna) W spektrometrii mas dotyczy jonów nieparzystoelektronowych. Dla jonów parzystoelektronowych jest na odwrót. Jony parzystoelektronowe: M H, M H, M Na, M Cl itp. powstają w wyniku jonizacji ESI, APCI, MALDI. Jony nieparzystoelektronowe: M powstają w wyniku jonizacji EI, FI i FD. ICh PAN
ICh PAN LICZBA MIEJSC NIENASYCENIA Dla cząsteczki o wzorze C x H y N z n liczba miejsc nienasycenia N wynosi: N x 1 y 1 z 2 2 gólniej: typ x: C, Si typ y: typ z: 1 H, F, Cl, Br, I N, P typ n:, S Dla cząsteczek obojętnych i kationo- lub anionorodników liczba miejsc nienasycenia musi być całkowita i dodatnia lub równa 0. Dla jonów parzystoelektronowych ułamkowa i nie mniejsza niż 0,5.
Warunki, które musi spełnić jon molekularny w widmie EI, FI lub FD (konieczne, ale nie wystarczające) 1. Musi być jonem o najwyższej masie w danym widmie (z uwzględnieniem jonów izotopowych). 2. Musi być jonem nieparzystoelektronowym, czyli odpowiadający mu wzór sumaryczny musi spełniać regułę azotową. 3. Masy najbliższych mu jonów fragmentacyjnych (czyli fragmentów o najwyższych masach) muszą dać się wyjaśnić utratą fragmentów obojętnych (cząsteczek lub rodników) o logicznych masach. ICh PAN
Warunki, które musi spełnić jon pseudomolekularny w widmie LSIMS, ESI, APCI lub MALDI 1. Musi być jonem parzystoelektronowym, a odpowiadający mu wzór sumaryczny musi spełniać regułę azotową po odjęciu lub dodaniu jonu odpowiedzialnego za jonizację (najczęściej H, Na, Cl - itp.). 2. Jego masa musi umożliwić wyjaśnienie obecności ewentualnych klasterów typu (nm Kat), (nm Kat) lub (nm A), a także klasterów z matrycą (w LSIMS) lub rozpuszczalnikiem (w ESI). 3. Jego masa musi być zgodna z masami obserwowanych jonów naładowanych wielokrotnie (w ESI, czasem także w LSIMS). 4. W większości przypadków zakwaszenie próbki powinno spowodować wzrost intensywności jonu M H, a dodanie soli sodowej jonu M Na. 5. W przypadku próbek o charakterze amfoterycznym (np. peptydy) dodatni jon pseudomolekularny powinien mieć masę o dwie jednostki większą niż ujemny jon pseudomolekularny (dotyczy jonów M H i M H ). ICh PAN
PFILE IZTPWE JNÓW W FUNKCJI ICH MASY C 3 H 7 N 2 C 6 H 12 N 2 3 C 15 H 33 N 5 9 C 30 H 68 N 10 19 C 60 H 138 N 20 39 C 150 H 348 N 50 99 89 160 427 872 1762 4432 89.05 160.09 427.23 872.47 1762.94 4434.37 89.09 160.17 427.43 872.93 1763.87 4436.69 Masa nominalna Masa monoizotopowa Masa średnia ICh PAN
Przykład widma związku cynoorganicznego Sn,10 111.90482300, 0.95, 1 113.90278100, 0.65, 1 114.90334410, 0.34, 1 115.90174350, 14.24, 1 116.90295360, 7.57, 1 117.90160660, 24.01, 1 118.90331020, 8.58, 1 119.90219900, 32.97, 1 121.90344000, 4.71, 1 123.90527100, 5.98, 1 Sn M = 236 M ICh PAN
Widmo ESI związku o małej cząsteczce (M = 397, MeH, jony dodatnie) Spec #1[BP = 817.4, 2132] 2M Na 100 817.3 2132 90 Ph 80 N Ph % Intensity 70 60 50 M H M Na 420.2 398.2 H M = 397 818.4 40 30 M K 436.2 20 10 616.3 623.7 819.4 0 0 300 420 540 660 780 900 Mass (m/z) ICh PAN
Widma ESI aldehydu o M = 269 Da w MeH i EtH Mariner Spec /27:32 (T /1.39:1.82) ASC[BP = 324.1, 611] 100 90 Widmo w MeH 324.1 M MeH Na 611.2 Aldehydy często tworzą hydraty i hemiacetale: H ' H % Intensity 80 70 60 50 40 30 20 10 M MeH H 302.2 M H 2 Na M H M Na 310.1 325.1 173.1 217.1 270.1 292.1 239.2 325.5 349.2 0 0 150 200 250 300 350 400 Mass (m/z) H H ' 100 90 80 Widmo w EtH Mariner Spec /7:26 (T /0.38:2.00) ASC[BP = 338.2, 355] 338.2 M EtH Na 354.9 70 % Intensity 60 50 40 30 20 M H 2 Na M Na ICh PAN 10 310.1 339.2 185.1 217.1 292.1 0 0 150 200 250 300 350 400 Mass (m/z)
Widma ESI trietylenotetraminy w różnych rozpuszczalnikach N H 2 H N N H NH 2 100 90 80 Widmo w MeH Mariner Spec /9:18 (T /0.42:0.88) ASC[BP = 147.1, 4623] 147.1 M H 4622.6 Aminy mogą reagować z formaldehydem (powstającym w wyniku anodowego utleniania metanolu), dając kationy imoniowe: H N CH 2 H N H C H H - H 2 Taka reakcja jest dość rzadko spotykana w ESI, ale trzeba się z nią liczyć. ICh PAN CH 2 N % Intensity % Intensity 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 90 130 170 210 250 Mass (m/z) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Widmo w MeH/H 2 /NaAc 130.1 Mariner Spec /2:42 (T /0.05:2.13) ASC[BP = 147.1, 26] 147.1 M Na M H 159.1 169.1 190.2 M CH 2 - H 2 H formalnie: [M CH] 0 0 50 90 130 170 210 250 Mass (m/z) 25.9
2. Jaki jest skład elementarny związku (wzór sumaryczny)? Metody: dokładny pomiar masy jonu molekularnego lub pseudomolekularnego i komputerowe dopasowanie możliwych składów elementarnych; badanie profilu izotopowego. ICh PAN
H, 2 1.00782504, 99.985 2.01410179, 0.015 He, 2 3.01602930, 0.00013 4.00260325, 99.99987 Li, 2 6.01512320, 7.52 7.01600450, 92.48 Be, 1 9.01218250, 100.0 B, 2 10.01293800, 18.98 11.00930530, 81.02 C, 2 12.00000000, 98.892 13.00335484, 1.108 ICh PAN Dokładne masy atomowe i składy izotopowe najlżejszych pierwiastków N, 2 14.00307401, 99.635 15.00010898, 0.365, 3 15.99491464, 99.759 16.99913060, 0.037 17.99915939, 0.204 F, 1 18.99840325, 100.0 Ne, 3 19.99243910, 90.92 20.99384530, 0.257 21.99138370, 8.82 Na, 1 22.98976970, 100.0 Mg, 3 23.98504500, 78.60 24.98583920, 10.11 25.98259540, 11.29 Al, 1 26.98154130, 100.0 Si, 3 27.97692840, 92.18 28.97649640, 4.71 29.97377170, 3.12 P, 1 30.97376340, 100.0 S, 4 31.97207180, 95.018 32.97145910, 0.750 33.96786774, 4.215 35.96707900, 0.107 Cl, 2 34.96885273, 75.4 36.96590262, 24.6
Ważne: ICh PAN Dokładny pomiar masy - wymagania Dokładny pomiar masy nie zastępuje analizy elementarnej, ponieważ nie dostarcza informacji o czystości próbki. Pozwala jedynie na stwierdzenie, że w widmie masowym badanej próbki znajduje się pik pochodzący od jonu o masie odpowiadającej założonemu wzorowi sumarycznemu. Czystość związku należy udowodnić w inny sposób. Wymagania większości czasopism odnośnie dokładnych pomiarów masy są następujące: 1. Pomiar musi dotyczyć jonu molekularnego lub pseudomolekularnego (a nie jonów fragmentacyjnych). 2. Dokładność pomiaru powinna wynosić 5 ppm (w niektórych czasopismach dopuszcza się 10 ppm, zwłaszcza dla wyższych mas). 3. Można mierzyć masy nie przekraczające 800 u.
Wpływ dokładności pomiaru masy na liczbę możliwych wzorów sumarycznych Elements: C12:20 H1:30 N14:4 16:6 S32:l Tolerance window: 2 mmu (ok. 8 ppm) Mass Deviation Formula (u) (mmu) 260.08306.0 C:10 H:16 N:2 :4 S:l -.7 C:16 H:10 N:3 :l S:0.7 C:18 H:12 N:0 :2 S:0 Elements: C12:20 H1:30 N14:4 16:6 S32:l Tolerance window: 5 mmu (ok. 19 ppm) Mass Deviation Formula (u) (mmu) 260.08306-4.0 C:5 H:16 N:4 :6 S:l.0 C:10 H:16 N:2 :4 S:l -3.4 C:13 H:12 N:2 :4 S:0 2.7 C:13 H:14 N:3 :1 S:l 4.0 C:15 H:16 N:0 :2 S:l -.7 C:16 H:10 N:3 :1 S:0.7 C:18 H:12 N:0 :2 S:0 ICh PAN
Wpływ wyboru pierwiastków na liczbę możliwych wzorów sumarycznych Elements: C12:12 H1:30 N14:4 16:4 S32:l Tolerance window: 5 mmu Mass Deviation Formula (u) (mmu) 260.08306.0 C:10 H:16 N:2 :4 S:l Elements: C12:16 H1:30 N14:4 16:4 S32:l Tolerance window: 5 mmu Mass Deviation Formula (u) (mmu) 260.08306.0 C:10 H:16 N:2 :4 S:l -3.4 C:13 H:12 N:2 :4 S:0 2.7 C:13 H:14 N:3 :1 S:l 4.0 C:15 H:16 N:0 :2 S:l -.7 C:16 H:10 N:3 :1 S:0 Elements: C12:16 H1:30 N14:4 16:4 Tolerance window: 5 mmu Mass Deviation Formula (u) (mmu) 260.08306-3.4 C:13 H:12 N:2 :4 -.7 C:16 H:10 N:3 :1 ICh PAN Elements: C12:20 H1:20 16:2 S32:l Tolerance window: 5 mmu Mass Deviation Formula (u) (mmu) 260.08306 4.0 C:15 H:16 :2 S:l.7 C:18 H:12 :2 S:0
ICh PAN Profile izotopowe kombinacji pospolitych pierwiastków dwuizotopowych typu M2
Porównanie profilu izotopowego zmierzonego i obliczonego 100 90 80 782.2 Widmo zmierzone Intensity (%age) 70 60 50 40 30 20 10 776.2 777.1 778.2 779.2 780.1 781.2 783.1 784 785.1 0 776 778 780 782 784 786 788 790 792 Low esolution M/z Intensity (%age) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 776.17602 778.17517 779.1754 781.17543 782.17345 784.17414 Widmo obliczone dla składu: C 35 H 38 F 6 N 2 5 u 786.18044 787.18277 789.19169 0 ICh PAN 776 778 780 782 784 786 788 790 792 Mass
3. Czy związek jest czysty? Metody: zachowanie próbki podczas parowania w źródle jonów (w EI); stwierdzenie obecności więcej niż jednego jonu molekularnego; stwierdzenie wzajemnej niezgodności widm jonów dodatnich i ujemnych. ICh PAN
Badanie zachowania próbki podczas parowania w źródle jonów EI 278 35-300 255 255 270 270 278 295 295 ICh PAN
Typowe zanieczyszczenia próbek obserwowane w widmach masowych
Węglowodory nasycone (na przykładzie triakontanu C 30 H 62 ) M = 422 ICh PAN
Silikony Abundance 73 #275767: SILIKNFETT SE30 (GEVELS) 9000 8000 7000 Si Si n Si 6000 5000 147 221 M = 74 4000 207 355 3000 281 429 2000 1000 0 m/z--> 26 111 295 503 401 181 325 577 253 475 534 652 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 ICh PAN
Ftalan di-n-butylu M = 278 ICh PAN
Ftalan diizooktylu M = 390 ICh PAN
Widmo ESI ftalanów 100 90 80 Spec /2:19 ASC[BP = 413.3, 542] 413.3 ftalan diizooktylu Na 413 542.4 70 60 % Intensity 50 40 30 ftalan di-n-butylu Na 301 301.1 20 414.3 (ftalan diizooktylu) 2 Na 393.3 10 302.1 349.2 437.2 803.6 149.0 311.3 360.3 394.3 481.3 447.3 525.3 691.4 103.0 182.9 215.0 251.1 285.2 357.2 421.3 475.3 569.4 613.4 657.5 717.5745.5 805.5 0 0 100 280 460 640 820 1000 ICh PAN Mass (m/z) 803
Siarka (widmo rzeczywistej próbki zanieczyszczonej siarką) 100 90 64 S 2 256 S 8 Intensity (%age) 80 70 60 50 40 S 5 160 S 4 128 S 6 192 30 S 3 20 10 34 41 55 66 96 85 108 136 162 184 S 7 224 247 260 0 50 100 150 200 250 300 Low esolution M/z ICh PAN
4. Jaka jest budowa cząsteczki związku (wzór strukturalny)? Metody: analiza fragmentacji w standardowym widmie EI; identyfikacja związków znanych przez porównanie widma eksperymentalnego z widmami z komputerowej biblioteki widm; badanie ścieżek fragmentacji poprzez rejestrowanie jonów metastabilnych i jonów powstających w wyniku aktywacji zderzeniowej (CID); dokładne pomiary masy jonów fragmentacyjnych; wymiana izotopowa; otrzymywanie i badanie pochodnych. ICh PAN
Identyfikacja produktu reakcji na podstawie widma masowego C 2 H 5 H H C 2 H 5 NaH EtH czy? 100 90 80 315 x 5 344 Intensity (%age) 70 60 50 40 30 160 189 316 59 = C 3 H 7-59 M 403 20 10 105 130 234 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Low esolution M/z ICh PAN
Wykorzystanie wymiany izotopowej do ustalania liczby wymienialnych atomów wodoru N M = 137 ICh PAN H 2 H Intensity (%age) Intensity (%age) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Widmo standardowe 37 39 46 52 55 60 65 66 74 80 92 93 108109 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Low esolution M/z 33 37 39 44 47 52 55 61 65 66 Widma EI Widmo po kilkakrotnym odparowaniu próbki z D 73 74 77 81 89 92 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Low esolution M/z 93 108109 120 120 121 121 131 136 137 d 1 138 d 2 d 3 141 149
Wykorzystanie wymiany izotopowej do ustalania liczby wymienialnych atomów wodoru N M = 137 ICh PAN H 2 H % Intensity % Intensity 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 138 160 139 161 Widma ESI 0 100 120 140 160 180 200 Mass (m/z) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 M H M Na d 2 -M D d 3 -M H d-m D d 2 -M H M D d-m H 140 141 139 142 d 2 -M Na 162 d 3 -M D 161 163 d 3 -M Na d 1 -M Na Widmo w MeH/H 2 Widmo w MeD/D 2 100 120 140 160 180 200 Mass (m/z)
MECHANIZMY FAGMENTACJI ZWIĄZKÓW GANICZNYCH
Cechy charakterystyczne zjawiska fragmentacji jonów proces jednocząsteczkowy; szybkość fragmentacji jest mała w porównaniu z szybkością rozpraszania energii na wszystkie stopnie swobody jonu: proces quasirównowagowy; możliwość równoległego (konkurencyjnego) przebiegu wielu procesów fragmentacji danego jonu; możliwość przebiegu reakcji następczych (fragmentacja wieloetapowa); intensywność względna piku jonu fragmentacyjnego zależy od szybkości jego tworzenia i szybkości dalszego rozpadu. ICh PAN
Jony parzystoelektronowe i nieparzystoelektronowe EE lub EE - (even electron) E lub E - (odd electron) Jon molekularny w EI jest jonem E (w wyjątkowych wypadkach E - ) Jony pseudomolekularne w CI, LSIMS, ESI i MALDI są jonami EE lub EE - ICh PAN
Możliwe warianty fragmentacji jonów dodatnich Jony E Jony EE E EE E E N EE EE N EE E rozerwanie nieparzystej liczby wiązań, najczęściej 1, rzadziej 3 rozerwanie parzystej liczby wiązań, najczęściej 2 sposób preferowany: rozerwanie parzystej liczby wiązań, najczęściej 2 sposób na ogół niekorzystny, ale są bardzo liczne wyjątki: rozerwanie nieparzystej liczby wiązań, najczęściej 1 ICh PAN Even electron rule reguła parzystości elektronów
Zależność szybkości fragmentacji od energii jonu P(E) (Populacja jonów) (AD )* M AD AB log k(e) (Logarytm stałej szybkości) 6 5 E ABCD AB CD (proste rozerwanie wiązania) ABCD AD BC (przegrupowanie) ICh PAN IE M (Energia jonizacji) AE AB AE AD (Energia pojawiania się jonu) E (Energia wewnętrzna jonu)
Stany przejściowe w reakcjach prostego rozerwania wiązania i przegrupowania eakcja prostego rozerwania wiązania kontrolowana przez entalpię A B C D A B C D A B C D "luźny stan przejściowy" (luźno związany) A B C D " ciasny stan przejściowy" (ciasno związany) A D B C eakcja przegrupowania kontrolowana przez entropię ICh PAN
Zależność wyglądu widma EI octanu etylu od energii elektronów proste rozerwanie wiązania 43 61 przegrupowanie 70 88 M C H 3 C CH 2 M = 88 ICh PAN
Jakościowe teorie fragmentacji A. Tworzenie najtrwalszych produktów fragmentacji Zgodnie z tą teorią fragmentacja przebiega w taki sposób, aby jej produktami były możliwie najtrwalsze, czyli najlepiej stabilizowane (o najniższej energii) kationy i rodniki. Teoria ta jest zgodna z postulatem Hammonda: fragmentacja jest procesem endoenergetycznym, dlatego też charakteryzuje się późnym, czyli zbliżonym do budowy produktu ( product-like ) stanem przejściowym: E A M ICh PAN współrzędna reakcji
Jakościowe teorie fragmentacji A. Tworzenie najtrwalszych produktów fragmentacji cd. W tej teorii stosuje się zapisy równań reakcji fragmentacji w postaci np.: Ph C 105 Ph C m/z 105 Nie dyskutuje się lokalizacji ładunku i miejsca rodnikowego, ani mechanizmu fragmentacji. ICh PAN
Jakościowe teorie fragmentacji B. Teoria inicjowania fragmentacji poprzez zlokalizowany ładunek i/lub niesparowany elektron Lokalizację ładunku w cząsteczce określa względna łatwość oderwania elektronu. Kolejność orbitali pod względem łatwości oderwania elektronu: n > > Dla elektronów n (niewiążących): N > S > > I, Br, Cl, F ICh PAN
Jakościowe teorie fragmentacji B. Teoria inicjowania fragmentacji poprzez zlokalizowany ładunek i/lub niesparowany elektron cd. Zgodnie z tą teorią stosuje się zapis przemieszczeń elektronów podczas fragmentacji: 1 elektron 2 elektrony (para) CH 2 CH 2 H 2 C CH 2 We wzorach pomija się na ogół niewiążące pary elektronowe nie uczestniczące w reakcji. ICh PAN
Najważniejsze mechanizmy fragmentacji inicjowane niesparowanym elektronem i/lub ładunkiem 1. ozerwanie wiązania w wyniku oderwania jednego z jego elektronów - e C - C C Proces ten ma znaczenie tylko dla alkanów i fluorowcoalkanów. Preferencje: tworzy się kation o najwyższej rzędowości; odrywa się największa grupa alkilowa. ICh PAN
1. ozerwanie wiązania w wyniku oderwania jednego z jego elektronów cd. Przykład: - C 3 H 7 m/z 57 (50%) - C 2 H 5 m/z 100 - m/z 71 (48%) m/z 85 (4%) ICh PAN
2. ozpad inicjowany miejscem rodnikowym (rozpad homolityczny) ozpad dotyczy tylko jonów E. Zdolność do inicjowania rozpadu : N > S,, > Cl, Br > H Miejsce rodnikowe dostarcza elektron do utworzenia wiązania z sąsiednim atomem z równoczesnym rozerwaniem następnego wiązania. Proces przebiega z zachowaniem położenia ładunku. Preferencje: odrywa się największa grupa alkilowa lub grupa o najwyższej rzędowości; tworzy się kation najlepiej stabilizowany. ICh PAN
2. ozpad cd. 2a) Wariant nasycony 1 1 1 CH 2 Y H 2 C Y CH 2 Y Przykład: CH 2 H H 2 C H m/z 31 (100%) CH H H CH H m/z 45 (55%) H ICh PAN
2. ozpad cd. 2b) Wariant nienasycony z heteroatomem Przykład: C Y 1 1 1 C Y C Y CH 2 C C 2 H 5 C m/z 43 (100%) CH 2 C C 2 H 5 C m/z 57 (7%) ICh PAN
2c) ozpad allilowy dla alkenów 2. ozpad cd. CH 2 CH CH 2 - e CH 2 CH CH - 2 CH 2 CH CH 2 CH2 CH CH2 Przykład: CH 2 CH CH 2 CH 2 CH CH 2 m/z 41 (100%) CH CH CH 2 H H CH CH CH 2 m/z 55 (40%) ICh PAN
3. ozpad inicjowany ładunkiem (indukcyjnie; rozpad heterolityczny) W rozpadzie tym ulega przemieszczeniu cała para elektronowa w kierunku atomu z ładunkiem dodatnim. ozpad ten może przebiegać zarówno dla jonów E, jak i EE. Następuje przeniesienie ładunku. Preferencje: Tworzy się trwalszy kation (większy lub o wyższej rzędowości). 3a) Wariant nasycony dla jonów E Przykład: 1 i Y Y 1 i C 2 H 5 C 2 H C 5 C 2 H 5 2 H 5 ICh PAN m/z 29 (40%) (ponadto CH 2 =C 2 H 5, m/z 59, 40%, z rozpadu
3. ozpad inicjowany ładunkiem cd. 3b) Wariant nienasycony dla jonów E C Y i 1 C Y 1 Przykład: C C i C C (ponadto C m/z 43, 36%, z rozpadu m/z 57 (100%) Praktycznie nie obserwuje się powstawania kationu dominuje powstawanie kationu o wyższej rzędowości ICh PAN
Grupa alkilowa: I-rzędowa Konkurencja rozpadu i rozpadu i i m/z 57 C m/z 43 C 100% 15% C m/z 43 100% II-rzędowa i C 38% m/z 57 III-rzędowa i C m/z 43 C 36% 100% ICh PAN m/z 57
3. ozpad inicjowany ładunkiem cd. 3c) ozpad jonów EE - wariant nasycony Przykład: i YH 2 YH 2 C 2 H 5 H H CI i C 2 H 5 H 2 C 2 H 5 H2 3d) ozpad jonów EE - wariant nienasycony Przykład: i Y CH 2 Y CH 2 CH 2 C 2 H C 5 CH 2 2 H 5 i ICh PAN i C2 H 5 CH 2
4. Przegrupowanie wodoru do miejsca nienasycenia (przegrupowanie McLafferty ego) Przegrupowanie McLafferty ego przebiega poprzez 6-członowy, cykliczny stan przejściowy. H Y rh 1 H Y 1 YH YH 1 1 Zachowanie ładunku - - jon zyskuje 1 atom H Inna forma zapisu: H Y H Y 1 i YH 1 Przeniesienie ładunku - - jon traci 1 atom H ICh A PAN B 1 rh rearrangement of Hydrogen
4. Przegrupowanie McLafferty ego cd. Przykład związki karbonylowe: H rh H H H = = Ph 40% 5% H i H = = Ph 5% 100% ICh PAN
4. Przegrupowanie McLafferty ego cd. Przykład alkilobenzeny: C H 3 H H rh C H 3 H H H 3 C H 2 C H H m/z 92 40% H 3 C główna fragmentacja alkilobenzenów: C H 3 H 2 C m/z 91 100% ICh PAN
5. Przegrupowanie wodoru do miejsca nasyconego Proces ten może przebiegać poprzez cykliczny stan przejściowy o dowolnym rozmiarze pierścienia. H Y rh rh HY HY rd i HY zachowanie ładunku - - jon zyskuje 1 atom H HY Inna forma zapisu: H przeniesienie ładunku - - jon traci 1 atom H A ICh PAN Y B
5. Przegrupowanie wodoru do miejsca nasyconego cd. Przykład 6-członowy stan przejściowy: C 2 H 5 H H rh C 2 H 5 H 2 rd C 2 H 5 H 2 m/z 18 (3%) rh C 2 H 5 H 2 C 2 H 5 C 2 H 5 i i - H 2 m/z 84 (11%) m/z 56 (100%) ICh PAN
5. Przegrupowanie wodoru do miejsca nasyconego cd. Przykłady efekt orto przebiegający poprzez 6-członowy stan przejściowy: Kwasy benzoesowe i ich estry podstawione z pozycji orto Y H Y = CH,, N rh = H, alkil Y H i - H odrywa się cząsteczka obojętna i pozostaje kationorodnik (E E ) Y C orto-nitrotoluen (i inne orto-nitroalkilobenzeny) N ICh PAN H rh = alkil N H CH N H CH - H N (możliwe też inne struktury) odrywa się rodnik i powstaje kation (E EE )
5. Przegrupowanie wodoru do miejsca nasyconego cd. Przykład 5-członowy stan przejściowy: C 2 H 5 H Cl rh ClH rd C 2 H 5 C 2 H 5 HCl m/z 70 (89%) Przykład 4-członowy stan przejściowy: PhCH 2 H H rh CH 2 PhCH 2 CH 2 PhCH 2 H m/z 108 (100%) CH 2 =C= eliminacja ketenu ICh PAN
6. Podwójne przegrupowanie wodoru Proces charakterystyczny dla estrów (ale nie dla wszystkich!). H rh 1 H 1 H 1 H H 1 rh H H 1 protonowany kwas karboksylowy ICh PAN
6. Podwójne przegrupowanie wodoru cd. Przykład: H 3 C H rh H 3 C H Ph Ph H C H 3 H Ph rh C H 3 H H Ph protonowany kwas benzoesowy m/z 123 (70%) ICh PAN
7. eakcja podstawienia połączona z cyklizacją Y 1 rd Y Przykład: C 8 H 17 Br rd Br C 8 H 17 m/z 135 (95%) ICh PAN
A. Pierścień nasycony 8. eakcje otwarcia pierścienia - e - m/z 56 (100%) B. Pierścień cykloheksenu (reakcja retro-dielsa-aldera) - e - Zachowanie ładunku = H 80% = Ph 0,4% i ICh PAN Przeniesienie ładunku = H 3% = Ph 100%
Klasyfikacja podstawowych typów fragmentacji protonowanego łańcucha peptydowego H 2 N CH C x n y n 2H NH z n CH C (...) NH CH x 1 C y 1 2H NH CH 1 2 n n1 z 1 C H H 2H 2H a 1 b 1 c 1 a n b n c n ICh PAN
Wzory jonów fragmentacyjnych H NH CH C NH CH C NH CH C NH CH C H n-1 n n n-1 a n x n H NH CH C n-1 NH CH n C H 3 N CH C n NH CH C H n-1 b n y n H NH CH C n-1 NH CH n C NH 3 CH C n NH CH C H n-1 c n z n ICh PAN
Klasyfikacja podstawowych typów fragmentacji protonowanego łańcucha polisacharydowego 1,5 X Y Z HCH 2 CH 2 H...... H H H H H B C 2,4 A Przykładowy wzór jonów serii B (najczęściej spotykane)... H CH 2 H B H ICh PAN