ESPECTROSCOPÍA

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

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. En este ultimo caso debemos hacer notar que no es un catión bencilo lo que se forma sino que este sufre un reagrupamiento dando lugar a la formación del ión tropílio (C7H7+) que es más estable que aquel al ser aromático.


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 la galería de tutoriales del capítulo 13 del libro de Química Orgánica de Paula Yurkanis Bruice, se presentan una serie de animaciones que explican claramente cómo se producen las fragmentaciones en moléculas de haluros de alquilo, éteres, alcoholes y cetonas. Es necesario tener instalados los plug-ins Flash y Chime

Prentice Hall Companion Website
ORGANIC CHEMISTRY 4E CW



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)




Espectros de masas de alta resolución

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

El applet de más abajo permite obtener la masa en alta resolución y la distribución isotópica a partir de la fórmula de un compuesto, además genera una tabla de posibles fórmulas a partir de una masa molecular entera.


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