المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

لماذا خُلق الشيطان ؟!
14-11-2014
الاعفاء الضريبي الممنوح الى اصحاب وسائط النقل
10-4-2016
تعريف الإرهاب السيبراني
2024-01-04
الصناعة التحويلية
16-9-2021
التوبة النصوح والخالصة
2023-05-05
نساء الرشيد وأولاده
31-7-2017

Fragmentation Patterns  
  
2625   02:17 مساءً   date: 10-8-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............

Fragmentation Patterns
The fragmentation of molecular ions into an assortment of fragment ions is a mixed blessing. The nature of the fragments often provides a clue to the molecular structure, but if the molecular ion has a lifetime of less than a few microseconds it will not survive long enough to be observed. Without a molecular ion peak as a reference, the difficulty of interpreting a mass spectrum increases markedly. Fortunately, most organic compounds give mass spectra that include a molecular ion, and those that do not often respond successfully to the use of milder ionization conditions. Among simple organic compounds, the most stable molecular ions are those from aromatic rings, other conjugated pi-electron systems and cycloalkanes. Alcohols, ethers and highly branched alkanes generally show the greatest tendency toward fragmentation.

The mass spectrum of dodecane on the right illustrates the behavior of an unbranched alkane. Since there are no heteroatoms in this molecule, there are no non-bonding valence shell electrons. Consequently, the radical cation character of the molecular ion (m/z = 170) is delocalized over all the covalent bonds. Fragmentation of C-C bonds occurs because they are usually weaker than C-H bonds, and this produces a mixture of alkyl radicals and alkyl carbocations. The positive charge commonly resides on the smaller fragment, so we see a homologous series of hexyl (m/z = 85), pentyl (m/z = 71), butyl (m/z = 57), propyl (m/z = 43), ethyl (m/z = 29) and methyl (m/z = 15) cations. These are accompanied by a set of corresponding alkenyl carbocations (e.g. m/z = 55, 41 &27) formed by loss of 2 H. All of the significant fragment ions in this spectrum are even-electron ions. In most alkane spectra the propyl and butyl ions are the most abundant.

The presence of a functional group, particularly one having a heteroatom Y with non-bonding valence electrons (Y = N, O, S, X etc.), can dramatically alter the fragmentation pattern of a compound. This influence is thought to occur because of a "localization" of the radical cation component of the molecular ion on the heteroatom. After all, it is easier to remove (ionize) a non-bonding electron than one that is part of a covalent bond. By localizing the reactive moiety, certain fragmentation processes will be favored. These are summarized in the following diagram, where the green shaded box at the top displays examples of such "localized" molecular ions. The first two fragmentation paths lead to even-electron ions, and the elimination (path #3) gives an odd-electron ion. Note the use of different curved arrows to show single electron shifts compared with electron pair shifts.

The charge distributions shown above are common, but for each cleavage process the charge may sometimes be carried by the other (neutral) species, and both fragment ions are observed. Of the three cleavage reactions described here, the alpha-cleavage is generally favored for nitrogen, oxygen and sulfur compounds. Indeed, in the previously displayed spectra of 4-methyl-3-pentene-2-one and N,N-diethylmethylamine the major fragment ions come from alpha-cleavages. .

The complexity of fragmentation patterns has led to mass spectra being used as "fingerprints" for identifying compounds. Environmental pollutants, pesticide residues on food, and controlled substance identification are but a few examples of this application. Extremely small samples of an unknown substance (a microgram or less) are sufficient for such analysis. The following mass spectrum of cocaine demonstrates how a forensic laboratory might determine the nature of an unknown street drug. Even though extensive fragmentation has occurred, many of the more abundant ions (identified by magenta numbers) can be rationalized by the three mechanisms shown above. Plausible assignments may be seen by clicking on the spectrum, and it should be noted that all are even-electron ions. The m/z = 42 ion might be any or all of the following: C3H6, C2H2O or C2H4N. A precise assignment could be made from a high-resolution m/z value (next section).

Odd-electron fragment ions are often formed by characteristic rearrangements in which stable neutral fragments are lost. Mechanisms for some of these rearrangements have been identified by following the course of isotopically labeled molecular ions. A few examples of these rearrangement mechanisms may be seen by clicking the following button.

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .