Fragmentation PatternsThe nature of

Fragmentation Patterns
The nature of fragmentation of molecular ions often provides a clue to the molecular structure
The formation of molecular ions
When the vaporised organic sample passes into the ionisation chamber of a mass spectrometer, it is bombarded by a stream of electrons.
These electrons have a high enough energy to knock an electron off  form a positive ion called the molecular ion
The molecular ions are energetically unstable, and some of them will break up into smaller pieces  fragment peak with m/z less than MW of singly-charged molecule
Fragmentation is due to the chemistry of the ions in the ionization chamber and is indicative of molecular structure
but if the molecular ion has a lifetime of less than a few microseconds  will not survive long enough to be observed  more difficult to interpret a mass spectrum  use milder ionization conditions.
The ion, X+, will travel through the mass spectrometer just like any other positive ion - and will produce a line on the mass spectrogram
Among simple organic compounds, the most stable molecular ions are those from aromatic rings, other conjugated pi-electron systems and cycloalkanes.
Alcohols, ethers and highly branched alkanes generally show the greatest tendency toward fragmentation.
Most stable organic compounds have an even number of total electrons, reflecting the fact that electrons occupy atomic and molecular orbitals in pairs.
When a single electron is removed from a molecule to give an ion, the total electron count becomes an odd number, and we refer to such ions as radical cations.
The molecular ion in a mass spectrum is always a radical cation, but the fragment ions may either be even-electron cations or odd-electron radical cations, depending on the neutral fragment lost. n the number of nitrogen atoms in the species.
The simplest and most common fragmentations are bond cleavages producing a neutral radical (odd number of electrons) and a cation having an even number of electrons.
A less common fragmentation, in which an even-electron neutral fragment is lost, produces an odd-electron radical cation fragment ion.
Fragment ions themselves may fragment further.
As a rule, odd-electron ions may fragment either to odd or even-electron ions, but even-electron ions fragment only to other even-electron ions.

Fragmentation pattern of Alkanes
Straight chains  fragmentation are quite predictable
Breaking carbon-carbon bonds, i.e loss methyl radical (-15) or loss of ethyl radical (-29)
Highly branched  molecular ion peak intensity decreases
Breaking carbon-carbon bonds,  secondary or tertiary carbonium ions  more stable  favorable process
Cycloalkanes  cleavage two carbon-carbon bonds  more difficult process  survive electron bombardment  strong molecular ion peak
Having side chain  loss of side chain

behavior of an unbranched alkane

Primary carbocations
Fragmentation of C-C bonds occurs because they are usually weaker than C-H bonds, and this produces a mixture of alkyl radicals and alkyl carbocations.

Order of stability of carbocationsprimary < secondary < tertiary

heteroatom
The presence of a functional group, particularly one having a heteroatom Y with non-bonding valence electrons (Y = N, O, S, X etc)  alter the fragmentation pattern of a compound.
This influence is thought to occur because of a "localization" of the radical cation component of the molecular ion on the heteroatom.
After all, it is easier to remove (ionize) a non-bonding electron than one that is part of a covalent bond.

α-cleavage (alpha-cleavage)
The fission of a bond originating at an atom which is adjacent to one assumed to bear the charge; the definition of β-, γ-, cleavage then follows automatically. The process:




would thus be described as α-fission of a ketone with expulsion of a radical R1. . The carbon atoms of the radical R1. are called the α-, β-, γ-carbons, starting with the atom nearest the functional group.

The mass spectrum of pentan-3-one
the base peak (the tallest peak - and so the commonest fragment ion) is at m/z = 57.

McLafferty rearrangement
a molecule containing a keto-group undergoes β-cleavage, with the gain of the γ-hydrogen atom. This rearrangement may take place by a radical or ionic mechanism.

Ketones fragmentation
- cleavage  loss of alkyl group  m/e 43
Mc Lafferty rearrangement at the carbonyl group  m/e 58

Results (Indonesian) 1:

Fragmentasi polaSifat fragmentasi molekul ion sering memberikan petunjuk untuk struktur molekulPembentukan molekul ionKetika organik sampel vaporised melewati ke dalam ruang ionisasi spektrometri massa, ini dibombardir oleh aliran elektron. Elektron memiliki energi yang cukup tinggi untuk mengetuk elektron dari  bentuk ion positif yang disebut ion molekuler Ion-ion itu molekul penuh semangat tidak stabil, dan beberapa dari mereka akan putus menjadi lebih kecil potong  fragmen puncak dengan m/z kurang dari MW molekul dikenai biaya sendiri-sendiriFragmentasi karena kimia ion-ion itu di ruang ionisasi dan menunjukkan struktur molekultetapi jika ion molekul memiliki seumur hidup kurang dari beberapa microseconds  tidak akan bertahan cukup lama untuk diamati  lebih sulit untuk menafsirkan massa spektrum  menggunakan ringan ionisasi kondisi. Ion, X +, akan melakukan perjalanan melalui spektrometer massa sama seperti setiap lain ion positif - dan akan menghasilkan garis pada spektrogram massaAntara senyawa organik yang sederhana, ion molekul yang paling stabil adalah mereka dari cincin aromatik, sistem pi-elektron terkonjugasi dan Sikloalkana lain. Alkohol, eter dan sangat bercabang alkana umumnya menunjukkan kecenderungan terbesar fragmentasi.Senyawa organik yang paling stabil memiliki bahkan jumlah total elektron, mencerminkan fakta bahwa elektron menempati orbital atom dan molekul berpasangan. Bila elektron tunggal dihapus dari molekul memberikan ion, menghitung total elektron menjadi angka ganjil, dan kita merujuk pada ion tersebut sebagai kation radikal. Ion molekul dalam spektrum massa yang adalah selalu kation radikal, tetapi ion fragmen yang mungkin menjadi kation elektron bahkan atau aneh-elektron kation radikal, tergantung pada fragmen netral yang hilang. n jumlah atom nitrogen dalam spesies.Fragmentations paling sederhana dan paling umum adalah ikatan mengkilat memproduksi radikal netral (jumlah ganjil elektron) dan merupakan kation yang memiliki bahkan jumlah elektron. Fragmentasi kurang umum, di mana bahkan-elektron netral fragmen hilang, menghasilkan ion fragmen kation radikal aneh-elektron. Ion fragmen sendiri mungkin fragmen lebih lanjut. Sebagai aturan, aneh-elektron ion mungkin fragmen baik untuk ion ganjil atau bahkan-elektron, tapi bahkan-elektron ion fragmen hanya untuk ion-ion lainnya bahkan-elektron. Pola fragmentasi alkanaRantai lurus  fragmentasi cukup bisa diprediksiMelanggar ikatan karbon-karbon, yaitu kehilangan metil radikal-(15) atau hilangnya etil radikal (-29)  sangat bercabang molekul ion puncak intensitas menurunIkatan karbon-karbon,  carbonium sekunder atau tersier ion  melanggar lebih stabil  menguntungkan prosesSikloalkana  pembelahan dua karbon-karbon Obligasi   proses yang lebih sulit bertahan elektron pemboman  kuat molekul ion puncakMemiliki sisi jaringan  hilangnya sisi jaringan perilaku tak bercabang alkanaKarbokation utamaFragmentasi C-C Obligasi terjadi karena mereka biasanya lebih lemah dari obligasi C-H, dan hal ini menghasilkan campuran alkil radikal dan alkil karbokation.Urutan stabilitas karbokation utama < sekunder < tersierheteroatomKehadiran kelompok fungsional, terutama salah satu yang memiliki heteroatom Y dengan bebas-ikatan Elektron valensi (Y = N, O, S X dll)  mengubah pola fragmentasi senyawa. Pengaruh ini diperkirakan terjadi karena "lokalisasi" komponen radikal kation ion molekul pada heteroatom. Setelah semua, itu lebih mudah untuk menghapus (mengionisasi) bebas-ikatan elektron dari satu yang merupakan bagian dari suatu ikatan kovalen.Α-pembelahan (alpha-pembelahan)Fisi ikatan yang berasal di atom yang berdekatan dengan satu diasumsikan untuk menanggung biaya; definisi β-, γ-, pembelahan kemudian mengikuti secara otomatis. Proses: akan jadi digambarkan sebagai α-fisi keton dengan pengusiran R1 radikal. . Atom karbon R1 radikal. disebut α, β, γ-karbon, dimulai dengan atom terdekat kelompok fungsional. Spektrum massa pentan-3-satudasar puncak (puncak tertinggi - dan begitu ion fragmen paling umum) di m/z = 57.Penataan ulang McLaffertymolekul yang mengandung grup keto mengalami β-pembelahan, dengan penguatan atom hidrogen-γ. Penataan ulang ini mungkin terjadi oleh mekanisme radikal atau ionik.Keton fragmentasi -  pembelahan hilangnya alkil grup  m/e 43Penataan ulang MC Lafferty di gugus karbonil  m/e 58

Results (Indonesian) 2:

Pola fragmentasi
Sifat fragmentasi ion molekul sering memberikan petunjuk untuk struktur molekul
Pembentukan ion molekul
Ketika sampel organik yang teruapkan melewati kamar ionisasi spektrometer massa, itu dibombardir oleh aliran elektron.
Elektron ini memiliki energi yang cukup tinggi untuk mengetuk elektron off  membentuk ion positif disebut ion molekuler
Ion-ion molekul yang penuh semangat tidak stabil, dan beberapa dari mereka akan putus menjadi potongan kecil  fragmen puncak dengan m / z kurang dari MW sendiri-sendiri -Ditagih molekul
Fragmentasi adalah karena kimia ion di ruang ionisasi dan merupakan indikasi dari struktur molekul
tetapi jika ion molekul memiliki masa kurang dari beberapa mikrodetik  tidak akan bertahan cukup lama untuk diamati  lebih sulit untuk menafsirkan spektrum massa  menggunakan kondisi ionisasi ringan.
Ion, X +, akan melakukan perjalanan melalui spektrometer massa sama seperti ion positif lainnya - dan akan menghasilkan sebuah garis pada spektogram massa
antara senyawa organik sederhana, ion molekul paling stabil adalah mereka dari cincin aromatik, sistem terkonjugasi pi-elektron lain dan sikloalkana.
Alkohol, eter dan alkana bercabang secara umum menunjukkan kecenderungan terbesar menuju fragmentasi.
Sebagian besar senyawa organik yang stabil memiliki bahkan jumlah total elektron, mencerminkan fakta bahwa elektron menempati orbital atom dan molekul berpasangan.
Ketika elektron tunggal dihapus dari molekul untuk memberikan ion, jumlah total elektron menjadi ganjil, dan kami lihat ion seperti kation radikal.
Ion molekul dalam spektrum massa selalu kation radikal, tetapi ion fragmen dapat berupa kation bahkan elektron atau ganjil-elektron kation radikal, tergantung pada fragmen netral hilang. n jumlah atom nitrogen dalam spesies.
The fragmentasi sederhana dan paling umum adalah perpecahan obligasi memproduksi netral radikal (jumlah elektron ganjil) dan kation memiliki bahkan jumlah elektron.
Sebuah fragmentasi kurang umum, di mana sebuah fragmen netral bahkan-elektron yang hilang, menghasilkan aneh-elektron kation radikal ion fragmen.
Fragmen ion sendiri mungkin fragmen lanjut.
Sebagai aturan, ion aneh-elektron mungkin fragmen baik untuk ion ganjil atau genap-elektron, tetapi ion bahkan elektron fragmen hanya untuk ion bahkan-elektron lainnya.

Pola Fragmentasi Alkana
fragmentasi rantai Lurus  cukup diprediksi
ikatan karbon-karbon Melanggar, yaitu hilangnya metil radikal (-15) atau kehilangan etil radikal (-29)
Sangat bercabang  intensitas puncak ion molekul menurun
Melanggar ikatan karbon-karbon,  sekunder atau ion karbonium tersier  lebih stabil  menguntungkan proses
Sikloalkana  pembelahan dua ikatan karbon-karbon  proses lebih sulit  bertahan pemboman elektron  puncak ion molekul yang kuat
Memiliki rantai samping  hilangnya rantai samping

perilaku alkana bercabang

karbokation primer
Fragmentasi obligasi CC terjadi karena mereka biasanya lebih lemah dari ikatan CH, dan ini menghasilkan campuran radikal alkil dan karbokation alkil.

Urutan stabilitas karbokation? Primer <sekunder <tersier

heteroatom
Kehadiran kelompok fungsional, terutama salah satu yang memiliki heteroatom Y dengan elektron non-ikatan valensi (Y = N, O, S, X dll)  mengubah pola fragmentasi dari senyawa.
Pengaruh ini diduga terjadi karena "lokalisasi" dari komponen kation radikal ion molekul pada hetero tersebut.
Setelah semua, lebih mudah untuk menghapus (mengionisasi) elektron non-ikatan dari satu yang merupakan bagian dari ikatan kovalen.

α-cleavage (alpha-belahan dada)
The fisi dari obligasi yang berasal pada atom yang berdekatan dengan salah satu diasumsikan untuk menanggung biaya; definisi β-, γ-, belahan dada kemudian mengikuti secara otomatis. Proses:




dengan demikian akan digambarkan sebagai α-fisi dari keton dengan pengusiran dari R1 radikal. . Atom karbon dari R1 radikal. disebut α-, β-, γ-karbon, dimulai dengan atom terdekat kelompok fungsional.

Spektrum massa pentan-3-satu
puncak dasar (puncak tertinggi - dan ion fragmen paling umum) adalah pada m / z = 57.

McLafferty penataan ulang
molekul yang mengandung keto-kelompok mengalami beta-belahan dada, dengan gain atom γ-hidrogen. Penataan ulang ini dapat terjadi dengan mekanisme radikal atau ion.

Keton fragmentasi
- pembelahan  hilangnya alkil kelompok  m / e 43
Mc Lafferty penataan ulang pada gugus karbonil  m / e 58