15.10 : Spettrometria di Massa: Frammentazione degli Alogenuri Alchilici

Gli isotopi del cloro esistono come ^35Cl e ^37Cl in un rapporto 3:1, mentre gli isotopi del bromo esistono come ^79Br e ^81Br in un rapporto 1:1. Lo spettro di massa degli alogenuri alchilici produce in genere due picchi distinti di ioni molecolari, il picco dello ione molecolare, [M], e il picco dello ione molecolare più due, [M + 2]. Le altezze relative di questi due picchi sono proporzionali ai rapporti di abbondanza isotopica dell'alogenuro. Ad esempio, 2-cloropropano e 1-bromopropano mostrano due picchi con altezze di picco relative in un rapporto rispettivamente di 3:1 e 1:1.

Gli alogenuri alchilici in genere perdono un elettrone non legante dell'alogeno per formare ioni molecolari. Il picco di base deriva dalla scissione eterolitica del legame carbonio-alogeno, in cui gli elettroni di legame vanno all'atomo più elettronegativo, formando un catione e un atomo di alogeno. È interessante notare che la scissione ⍺ si osserva solo nei cloruri alchilici, non nei bromuri alchilici. Nei cloruri alchilici, i legami C-Cl e C-C mostrano forze simili, mentre nei bromuri alchilici, il legame C-Br è più debole del legame C-C. Di conseguenza, i cloruri alchilici formano un catione stabile, in cui la carica positiva è condivisa tra i due atomi.

Sebbene meno comunemente discussi, i fluoroalcani e gli iodoalcani mostrano un comportamento di frammentazione unico. I fluoroalcani, a causa della forza del legame C-F e della presenza di un solo isotopo (^19F), mostrano una frammentazione limitata e mancano di picchi isotopici. Gli iodoalcani, con il loro debole legame C-I e un singolo isotopo (^127I), si frammentano prevalentemente perdendo iodio, con conseguenti spettri più semplici con una minore scissione isotopica.