15.3 : مطيافية الكتلة: تجزئة السيكلو ألكان

في مطيافية الكتلة، تظهر السيكلو ألكانات أنماط تجزئة مميزة بسبب الاستقرار الذاتي لأيوناتها الجزيئية مقارنة بالألكانات الخطية أو المتفرعة. يوفر الهيكل الحلقي للسيكلو ألكانات استقرارًا إضافيًا للأيونات الجزيئية، مما يؤدي غالبًا إلى ظهور قمم أيونية بارزة في طيف الكتلة.

على سبيل المثال، تتمتع الأيونات الجزيئية للهكسان الحلقي بنسبة كتلة إلى شحنة (m/z) تبلغ 84، مما يميل إلى إنتاج إشارة أقوى من الألكانات الخطية مثل الهكسان. يأتي هذا الاستقرار من الهيكل الحلقي المغلق، الذي يعمل على تثبيت الأيون. يتضمن مسار التجزئة الشائع للهكسان الحلقي فقدان جزيء إيثيلين (C_2H_4)، تاركًا وراءه كاتيون جذري بنسبة m/z تبلغ 56. هذا الكاتيون الناتج مستقر للغاية وغالبًا ما يشكل القمة الأساسية، وهي الإشارة الأكثر شدة في طيف الكتلة.

الشكل 1. تجزئة الأيون الجزيئي لسيكلوهكسان.

تظهر السيكلو ألكانات المتفرعة، مثل ميثيل سيكلوبنتان، مسارات تجزئة إضافية بسبب السلاسل الجانبية. إلى جانب فقدان الإيثيلين النموذجي، يمكن للأيون الجزيئي أيضًا أن يفقد السلاسل الجانبية، مثل مجموعة الميثيل (CH_3). على سبيل المثال، قد يفقد الأيون الجزيئي جذر ميثيل (CH_3•)، مما يؤدي إلى سيكلوبنتيل. يتفتت كاتيون السيكلوبنتيل هذا بشكل أكبر، مما يؤدي عادةً إلى فقدان الإيثيلين، وينتج عنه كاتيون مستقرلجذر البروبيل.

توضح أنماط التجزئة هذه كيف تؤثر هياكل الحلقات والتفرع على استقرار الأيون في مطياف الكتلة. يؤدي الفقدان المميز للجزيئات الصغيرة مثل الإيثيلين والسلاسل الجانبية كاتيونات مستقرة للغاية، والتي تُلاحظ على شكل قمم بارزة في الطيف.

الشكل 2. تجزئة ميثيل سيكلوبنتان إلى (أعلى) إيثين وكاتيون جذري بوتيل؛ (أسفل) جذر ميثيل وكاتيون سيكلوبنتيل، يليه مزيد من التجزئة لكاتيون السيكلوبنتيل.