15.3 : פירוק מחזורי אלקאנים במכשיר ספקטרומטר מסות

בספקטרומטריית מסות, מחזורי אלקאנים מציגים דפוסי פירוק ייחודיים עקב היציבות המולקולרית הגבוהה שלהם בהשוואה לאלקאנים ישרים או מסועפים. מבנה הטבעת של מחזורי האלקאנים מעניק יציבות נוספת ליונים המולקולריים, ולעיתים קרובות מוביל לפסגות יונים בולטות בספקטרום המסות.

לדוגמה, ליונים המולקולריים של ציקלוהקסאן יש יחס מסה-מטען (m/z) של 84, הנוטה לייצר אות חזק יותר מאשר אלקאנים ישרים כמו הקסאן. יציבות זו נובעת ממבנה הטבעת הסגורה שמייצב את היונים. מסלול פירוק נפוץ עבור ציקלוהקסאן כולל איבוד של מולקולת אתילן (C_2H_4), ומשאיר יון רדיקלי עם m/z של 56. יון זה יציב במיוחד ולעיתים קרובות מהווה את פס הבסיס, האות האינטנסיבי ביותר בספקטרום המסות.

איור 1. פירוק של היונים המולקולריים של ציקלוהקסאן.

מחזורי אלקאנים מסועפים, כמו מתיל ציקלופנטאן, מציגים מסלולי פירוק נוספים עקב שרשראות צדדיות. לצד איבוד האתילן האופייני, היונים המולקולריים יכולים גם לאבד שרשראות צד, כגון קבוצת מתיל (CH_3). לדוגמה, היונים המולקולריים עשויים לאבד רדיקל מתיל (•CH_3), מה שמוביל ליצירת יון ציקלופנטיל. יון ציקלופנטיל זה מתפרק עוד יותר, בדרך כלל תוך איבוד אתילן, ויוצר יון רדיקלי פרופילי יציב.

דפוסי פירוק אלו מדגימים כיצד מבני טבעת והתפצלויות משפיעים על יציבות היונים בספקטרומטר המסות. אובדן אופייני של מולקולות קטנות כמו אתילן ושרשראות צד מייצר יונים יציבים במיוחד, הנצפים כפסגות בולטות בספקטרום.

איור 2. פירוק של מתיל ציקלופנטאן ל-(למעלה) אתן ויון רדיקלי בוטילי; (למטה) רדיקל מתיל ויון קרבוקטי ציקלופנטילי, ולאחר מכן פירוק נוסף של היון הציקלופנטילי.