Презентация на тему "Масс-спектрометрия"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Масс-спектрометрия

  Масс-спектрометрия основана на разрушении молекулы под действием электронного удара и регистрации масс полученных осколков

• 
  Слайд 2
  

  При бомбардировке молекулы органического соединения электронами с энергией, несколько большей, чем значение первого потенциала ионизации вещества (около 10 эВ), происходит отрыв электрона от молекулы:Этот процесс называют ионизацией, а образующийся ион - молекулярным ионом:

• 
  Слайд 3
  

  Молекулярный ион является катион-радикалом, положительно заряжен и имеет нечетное количество электронов. Масса молекулярного иона практически равна массе молекулы, из которой он образуется. Если бомбардировать молекулу электронами с энергией, значительно превышающей первый потенциал ионизации ( обычно используют 70 эВ), то образующийся молекулярный ион получает энергию, достаточную для разрыва в нем химических связей. Это приводит к распаду молекулярного иона на более мелкие фрагменты (осколочные ионы,радикалы). Такой процесс называют фрагментацией. Помимо разрыва связей могут протекать внутримолекулярные перегруппировки с образованием перегруппировочных ионов и радикалов.

• 
  Слайд 4

  Процессы, протекающие при записи масс-спектра:

  Ионизация – образование молекулярного иона: Фрагментация:

• 
  Слайд 5

  Перегруппировки:

  Для получения масс-спектра пары вещества в глубоком вакууме (около 10-6мм.рт.ст.) бомбардируют потоком электронов с энергией 70 эВ. Образующиеся при распаде молекулы частицы ускоряются сильным электрическим полем и попадают в магнитное поле, в котором нейтральные частицы не изменяют направления движения, а ионы изменяют траекторию своего движения в зависимости от отношения массы к заряду m/z, что позволяет распределить ионы по их массам, определить массы ионов и их количество.

• 
  Слайд 6
  

  Масс-спектр представляет собой график зависимости интенсивности сигнала от отношения массы к заряду m/zдляразличных ионов, образующихся при разрушении молекулы.Масс-спектр бензола

• 
  Слайд 7
  

  Высота пика с максимальной интенсивностью ( очевидно, это основной пик, соответствующий наиболее стабильному иону) принимается равной 100%. Интенсивность остальных пиков выражается в % от интенсивности основного пика. Заряд образующихся ионов z обычно равен 1, поэтому отношение m/zсовпадает с массой иона. По масс спектру можно определить молекулярную массу, молекулярную формулу и структуру органического соединения.

• 
  Слайд 8

  Определение молекулярной массы и молекулярной формулы

  Наиболее интенсивный пик в спектре – необязательно пик молекулярного иона. Если при фрагментации молекулярного иона образуется более устойчивый карбокатион, стабилизированный электронными эффектами, то молекулярный пик имеет низкую интенсивность, а иногда может вообще отсутствовать в масс-спектре. Для выявления молекулярного пика в случае его малой интенсивности следует иметь ввиду, что соединения, содержащие элементы С,H,O,S, галогены, имеют четное массовое число. В этом случае действует азотное правило: Если в молекуле содержится нечетное число атомов азота, то массовое число молекулярного иона является нечетным. Если в молекуле содержится четное число атомов азота, то массовое число молекулярного иона является четным.

• 
  Слайд 9
  

  Молекулярный ион (М+1) - присутствие изотопов 13С и 2НИзотопный состав некоторых элементов

• 
  Слайд 10
  

  12С61Н6 13С12С51Н6 12С62Н1Н5 1 2 3 М=78 М=79 М=79 Соотношение изотопных разновидностей бензола: 1:2: 3 = 100: 6,48 : 0,1

• 
  Слайд 11

  М.м. СH3Br равна 95, но в масс-спектре нет такого пика

  Масс спектр бромметана 1:2 = 100:98,0

• 
  Слайд 12
  

  Структуру органического соединения можно определить по результатам анализа осколочных и перегруппировочных ионов, образующихся при распаде молекулярного иона.

  Направления фрагментации ионов определяется следующими факторами: 1. Энергиями связи в анализируемой молекуле. При распаде ионов легче протекает разрыв связей с меньшей энергией. Энергия связи С-С

• 
  Слайд 13
  

  1. В алканах происходит разрыв С-С-связи у наиболее разветвленного атома С молекулярного иона с образованием наиболее стабильных третичных и вторичных карбкатионов:

  Относительная интенсивность пиков образующихся осколочных ионов определяется стабильностью этих ионов.

• 
  Слайд 14
  

  2. В замещенных циклоалканах преимущественно наблюдается α-распад (разрыв связи в α-положении к циклу) молекулярного иона с отщеплением заместителя и образованием вторичного циклического карбокатиона:

  3. Для алкенов характерен β-распад молекулярного иона с образованием резонансно-стабилизированного аллильного катиона m/z=41:

• 
  Слайд 15
  

  4. Для алкилбензолов С6Н5СН2R наиболее характерным является β-распад молекулярного иона с образованием стабильного бензильного катионаm/z=91:

• 
  Слайд 16
  

  5. В соединениях со связями С-O, C-S, C-N, C-Hal наблюдается α-распад, т.е. разрыв связи углерод-гетероатом молекулярного иона:

  Интенсивный пик R+наблюдается только для галогенпроизводных.

• 
  Слайд 17
  

  В соединениях, содержащих гетероатом (Х) , наиболее вероятен β-разрыв С-С-связи молекулярного иона с образованием катионов, стабилизированных сопряжением с НЭП гетероатома:

• 
  Слайд 18
  

  6. Перегруппировки молекулярных ионов наблюдаются при небольших затратах энергии, так как при этом часто отщепляются нейтральные молекулы – Н2О, CO,NH3,HCN, НhalROH, и образуются стабилизированные перегруппировочные ионы, которые можно отличить от осколочных ионов по массовому числу.Если массовое число молекулярного иона чётное, то перегруппировочный ион имеет чётное массовое число, а осколочный ион – нечётное массовое число. Часто имеет место перегруппировка Мак-Лафферти:

• 
  Слайд 19

  Масс-спектр 2-метилпентана

• 
  Слайд 20

  Направление фрагментации 2-метилпентана

• 
  Слайд 21

  Направление фрагментации бензола