Физические методы исследования полимеров. Шестаков А.С. - 35 стр.

UptoLike

Составители: 

35
Кроме того , атомные массы элементов (кроме
12
С ) имеют нецелочис-
ленные значения:
1
Н 1,0078;
16
О 15,9949;
14
N 14,0031 и т .д. Для одно-
го и того же целого значения массового числа при различном элементном
составе иона точная масса будет различной. Например, фрагмент с m/z 28
может быть составлен из следующих наборов атомов: С
2
Н
4
, СО и СН
2
N.
Точные значения масс для перечисленных составов будут равны:
12
С
2
24,0000
12
С
2
12,0000
12
С
2
12,0000
1
Н
4
4,0312
16
О 15,9949
1
Н
2
2,0156
14
N 14,0031
28,0312 27,9949 28,0187
Если масс- спектрометр имеет высокое разрешение и способен за-
фиксировать приведённые различия в массах, то по точному значению
массы иона может быть определена его брутто-формула.
Масс- спектр низкого разрешения не позволяет установить брутто-
формулу, однако несёт информацию о структуре молекулы . Его общий вид
даёт некоторые сведения о природе неизвестного вещества. Если интен-
сивные пики группируются в области малых массовых чисел, а пики тяжё-
лых ионов невелики , то соединение , скорее всего , является алифатическим
с функциональными группами, не содержащими других углеводородных
радикалов . Присутствие в спектре наряду с пиками глубоких осколочных
ионов отдельных интенсивных пиков в средней и близкой к слабому пику
М
+
областях спектра может указывать на наличие циклов, гетероатомов
или функциональных групп, связанных с несколькими углеводородными
радикалами. Высокая интенсивность пиков молекулярных ионов и отсут -
ствие заметных пиков в области малых массовых чисел характерны для
ароматических и полициклических соединений.
Структуру молекулы можно оценить, пользуясь правилами фрагмен-
тации. Основные правила таковы:
А. Распад молекулярного иона и других ионов легче протекает по
связям , имеющим меньшую энергию разрыва. Так, энергия связи С -С
меньше энергии связи С -Н; соответственно, в алканах фрагментация путём
разрыва С -С -связей.
Б . Интенсивность осколочных ионов связана с их стабильностью . В
связи с тем, что третичный катион более стабилен, чем вторичный, а вто-
ричный более устойчив , чем первичный, расщепление углеводородных це-
пей происходит предпочтительно в местах ветвлений. В насыщенных цик-
лических системах основным типом распада является отрыв заместителя
от цикла.
В . При отрыве различных алкильных групп от одного цикла, легче
происходит отщепление заместителя с большим числом С -атомов . Боль-
шая стабильность отщепляемых по данному направлению катионов или
радикалов обусловлена большими возможностями для делокализации за-
ряда или неспаренного электрона.
                                           35
        К роме т ого, ат омные массы эле ме нт ов (кроме 12С ) име ю т не ц е лоч ис-
ле нные знач е ния: 1Н – 1,0078; 16О – 15,9949; 14N – 14,0031 и т .д. Д ляодно-
го и т ого ж е ц е лого знач е ния массов ого ч исла при различ ном эле ме нт ном
сост ав е иона т оч ная масса буде т различ ной. Наприме р, фрагме нт с m/z 28
мож е т быт ь сост ав ле н из сле дую щих наборов ат омов : С 2Н4, С О и С Н2N.
Т оч ные знач е ниямасс дляпе ре ч исле нных сост ав ов будут рав ны:
 12                                12                                 12
    С2       24,0000                 С2     12,0000                      С2     12,0000
  1                                 16                                  1
    Н4        4,0312                  О     15,9949                       Н2      2,0156
                                                                        14
                                                                           N     14,0031
              28,0312                       27,9949                              28,0187
        Е сли масс-спе ктроме т р име е т в ысокое разре ш е ние и способе н за-
фиксиров ат ь прив е дё нные различ ия в массах, т о по т оч ному знач е нию
массы иона мож е т быт ь опре де ле на е го брут т о-формула.
        М асс-спе ктр низкого разре ш е ния не позв оляе т уст анов ит ь брут т о-
формулу, однако не сё т информац ию о ст руктуре моле кулы. Е го общий в ид
даё т не кот орые св е де ния о природе не изв е ст ного в е ще ст в а. Е сли инт е н-
сив ные пики группирую т сяв област и малых массов ых ч исе л, а пики т яж ё -
лых ионов не в е лики, т о сое дине ние , скоре е в се го, яв ляе т сяалифат ич е ским
с функц иональными группами, не соде рж ащими других угле в одородных
радикалов . Присут ст в ие в спе ктре наряду с пиками глубоких осколоч ных
ионов от де льных инт е нсив ных пиков в сре дне й и близкой кслабому пику
М +• област ях спе ктра мож е т указыв ат ь на налич ие ц иклов , ге т е роат омов
или функц иональных групп, св язанных с не сколькими угле в одородными
радикалами. В ысокая инт е нсив ност ь пиков моле кулярных ионов и от сут -
ст в ие заме т ных пиков в област и малых массов ых ч исе л характе рны для
аромат ич е ских и полиц иклич е ских сое дине ний.
        С т руктуру моле кулы мож но оц е нит ь, пользуясь прав илами фрагме н-
т ац ии. О снов ные прав ила т аков ы:
        А. Распад моле кулярного иона и других ионов ле гч е прот е кае т по
св язям, име ю щим ме ньш ую эне ргию разрыв а. Т ак, эне ргия св язи С -С
ме ньш е эне ргии св язи С -Н; соот в е т ст в е нно, в алканах фрагме нт ац ияпут ё м
разрыв а С -С -св язе й.
        Б . И нт е нсив ност ь осколоч ных ионов св язана с их ст абильност ью . В
св язи с т е м, ч т о т ре т ич ный кат ион боле е ст абиле н, ч е м в т орич ный, а в т о-
рич ный боле е уст ойч ив , ч е м пе рв ич ный, расще пле ние угле в одородных ц е -
пе й происходит пре дпоч т ит е льно в ме ст ах в е т в ле ний. В насыще нных ц ик-
лич е ских сист е мах основ ным т ипом распада яв ляе т ся от рыв заме ст ит е ля
от ц икла.
        В . При от рыв е различ ных алкильных групп от одного ц икла, ле гч е
происходит от ще пле ние заме ст ит е ля с больш им ч ислом С -ат омов . Б оль-
ш ая ст абильност ь от ще пляе мых по данному направ ле нию кат ионов или
радикалов обуслов ле на больш ими в озмож ност ями для де локализац ии за-
ряда или не спаре нного эле ктрона.