ESPECTROMETRÍA DE MASAS
EL ESPECTRO DE MASAS
El espectro de masas se presenta habitualmente como un gráfico de barras, en la que cada una de ellas corresponde a un ión. La información proporcionada incluye la relación m/z y la intensidad relativa de cada señal. A la más intensa, denominada pico base, se le asigna el valor 100. Como la mayor parte de los iones formados tiene carga unidad, las relaciones m/z se correspondes con sus masas. El ión molecular es el ión que resulta tras la pérdida de un electrón por parte de la molécula.
Espectro de masas del n-decano
El espectro de masas del n-decano presenta muchas señales. Al ión molecular le corresponde un pico pequeño a m/z=142. Entre el resto de señales abundan las que se diferencian en 14 unidades, hecho que podemos relacionar con la pérdida de grupos -CH2 .
Espectro de masas del alcohol bencílico
En este caso el pico correspondiente al ión molecular es intenso (m/z=108). La pérdida del grupo -OH explica el pico de m/z=91(muy común en los alquilbencenos). La pérdida del grupo -CH2OH (31 unidades) explica el pico de m/z=77 (catión fenilo). Los pequeños picos a 109 y 110 están provocados por la presencia de 13C en la muestra (lo veremos más adelante).
Queda de manifiesto la importancia que tiene el conocimiento de las reglas de fragmentación de las moléculas para explicar sus espectros de masas
ESPECTROSCOPÍA: ORIGEN DEL PROBLEMA
ESPECTROSCOPÍA ULTRAVIOLETA-VISIBLE
ESPECTROS IR DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS
1ª REGLA: “Los enlaces Carbono-Carbono se escinden con preferencia en los puntos de ramificación”. La carga positiva quedará sobre el carbocatión más estable, siendo la estabilidad de estos:
Terciario > Secundario > Primario > Metilo
2ª REGLA: “Los enlaces dobles o sistemas de dobles enlaces (entre ellos los aromáticos) favorecen la escisión de los enlaces arílicos y bencílicos”. La carga positiva quedará normalmente formando un carbocatión arílico o bencílico.
3ª REGLA: “Los heteroátomos, como donadores de electrones, favorecen la fragmentación de los enlaces del átomo de Carbono que soporta al heteroátomo”
Ejemplos de fragmentación de moléculas
A continuación tiene una tabla con los fragmentos (cargados y neutros) más comunes en los espectros de masas (Virtual Textbook)
Iones pequeños comunes
Fragmentos neutros comunes
m/z
composición
Masa perdida
composición
15 amu
CH3
1 amu
H
17
OH
15
CH3
18
H2O
17
OH
19
H3O, F
18
H2O
26
C2H2, CN
19
F
27
C2H3
20
HF
28
C2H4, CO, H2CN
27
C2H3, HCN
29
C2H5, CHO
28
C2H4, CO
30
CH2NH2
30
CH2O
31
CH3O
31
CH3O
33
SH, CH2F
32
CH4O, S
34
H2S
33
CH3 + H2O, HS
35(37)
Cl
33
H2S
36(38)
HCl
35(37)
Cl
39
C3H3
36(38)
HCl
41
C3H5, C2H3N
42
C3H6, C2H2O, C2H4N
42
C3H6, C2H2O, C2H4N
43
C3H7, CH3CO
43
C3H7, CH3CO
44
CO2O, CONH2
44
C2H4O
45
C2H5O
46
NO2
55
C4H7
56
C4H8
57
C4H9
57
C4H9
59
C2H3O2
60
CH4CO2
60
C2H4O2
79(81)
Br
64
SO2
80(82)
HBr
79(81)
Br
91
C7H7
80(82)
HBr
127
I
127
I
128
HI
128
HI
En el Virtual Textbook of Organic Chemistry se analizan los espectros de masas de diferentes tipos de moléculas (alcanos, cetonas, alcoholes, aminas y derivados de ácidos)
Modernamente la espectrometría de masas permite obtener espectros de alta resolución (hasta la cuarta cifra decimal). El conocimiento de la masa molecular con tal grado de precisión, permite obtener directamente la fórmula del compuesto.
Obtención de espectros de masas
Hay bases de datos que nos permiten conocer los EM de muchas sustancias orgánicas
Spectral Database for Organic Compounds, SDBS
Use esta base de datos para obtener los EM de las siguientes especies:
alcohol etílico, dietil éter, cloroformo, 2-bromopropano y ácido acético
Otra excelente base de datos es la del NIST
Otra base de datos de chemexpert.com
