Exposición de alcanos
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Interpretación de espectros de masas Alcanos, alquenos y alquinos Por: Henry Lozano Pereira
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Exposición
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Interpretación de espectros de masas
Alcanos, alquenos y alquinos
Por: Henry Lozano Pereira
Alcanos
Compuestos hidrocarburos, es decir, compuestos que con4enen solo Carbono e Hidrógeno en sus formulas moleculares.
Formula general: CnH2n+2
ISOMEROS
Compuestos químicos con igual fórmula molecular pero con diferente forma estructural.
n-PentanoNeopentano 2-Metilbutano
NOMENCLATURA
Regla 1: Determinar el número de carbonos de la cadena más larga, llamada cadena principal del alcano. No siempre es la cadena horizontal.
NOMENCLATURARegla 2-‐ Los sus4tuyentes se nombran cambiando la terminación –ano por –ilo (me4lo, e4lo, propilo, bu4lo). En el nombre del alcano, se nombran primero los su.tuyentes y luego la cadena larga. La numeración de la cadena principal se realiza de modo que al sus4tuyente se le asigne el localizador más bajo posible.
NOMENCLATURA
Regla 3-‐ Si tenemos varios sus4tuyentes se ordenan alfabé4camente precedidos por lo localizadores. La numeración de la cadena principal se realiza para que los sus4tuyentes en conjunto tomen los menores localizadores.
NOMENCLATURA
Si varios sus4tuyentes son iguales, se emplean los prefijos di, tri, tetra, penta, hexa, para indicar el número de veces que aparece cada sus4tuyente en la molécula. Los localizadores se separan por comas y debe haber tantos como sus4tuyentes.
NOMENCLATURARegla 4.-‐ Si al numerar la cadena principal por ambos extremos, nos encontramos a la misma distancia con los primeros sus4tuyentes, nos fijamos en los demás sus4tuyentes y numeramos para que tomen los menores localizadores.
NOMENCLATURARegla 5-‐ Si al numerar en ambas direcciones se ob4enen los mismos localizadores, se asigna el localizador más bajo al sus4tuyente que va primero en el orden alfabé4co.
NOMENCLATURARegla 6-‐ Si dos a más cadenas 4enen igual longitud, se toma como principal la que 4ene mayor número de sus4tuyentes.
NOMENCLATURARegla 7-‐ Existen algunos sus4tuyentes con nombres comunes aceptados por la IUPAC, aunque se recomienda el uso de la nomenclatura sistemá4ca.
NOMENCLATURALos nombres sistemá4cos de estos sus4tuyentes se ob4enen numerando la cadena comenzando por el carbono que se une a la principal. El nombre del sus4tuyente se forma con el nombre de la cadena más larga terminada en –ilo, anteponiendo los nombres de los sus4tuyentes que tenga dicha cadena secundaria ordenados alfabé4camente. Veamos un ejemplo:
FRAGMENTACIONES
1-‐ La Altura rela4va del pico molecular es más grande para compuestos de cadena lineal y decrece con el grado de ramificación. Los compuestos C1-‐C5 4enen el ion molecular alto y va disminuyendo con el No. de carbonos.
FRAGMENTACIONES
FRAGMENTACIONES
FRAGMENTACIONES2-‐ La pérdida de un fragmento que con4ene un simple átomo de carbono es improbable a menos que el compuesto tenga cadenas con me4los.
FRAGMENTACIONES
FRAGMENTACIONESEjercicio: Iden4ficar el alcano lineal del siguiente espectro y explicar en el tablero su fragmentación.
m/z Abundancia
M+ 128 43
M+1 129 5
FRAGMENTACIONES3-‐ La fragmentación más probable se dá en átomos de carbono altamente ramificados.
Terciario > Secundario > Primario
FRAGMENTACIONES4-‐ Los iones de masa impar 4enden a ser más abundantes que los de masa par y una fragmentación secundaria incluye perdida de hidrógenos o grandes fragmentos que 4enden a producir iones de masa impar especialmente en compuestos de cadena lineal. La mayoría de los iones son formados por fragmentación C-‐C a par4r del ión molecular.
FRAGMENTACIONES5-‐ Picos prominentes a masas pares podrían indicar fragmentación de dos lados separados de una cadena y estos a un alto grado de ramificaciones.
CICLOALCANOS
Son hidrocarburos ciclados o en forma de anillo
Fórmula: CnH2n
NOMENCLATURA
Se nombran precediendo el nombre del alcano del prefijo ciclo-‐ (ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano, etc.). También se pueden nombrar como radicales cicloalquilo (ciclopropilo, ciclobu4lo, etc.)
NOMENCLATURARegla 1. La numeración se realiza de modo que se asignen los localizadores más bajos a los sus4tuyentes. En caso de no decidir, se numera teniendo en cuenta el orden alfabé4co de los sus4tuyentes.
NOMENCLATURA
Regla 2. Hay casos en los que conviene tomar el cicloalcano como sus4tuyente y la cadena carbonada como principal.
NOMENCLATURA
Regla 3. Los cicloalcanos presentan estereoisomería y dependiendo de la posición de los grupos en el espacio podemos tener isómeros cis o trans. Cuando los sus4tuyentes se encuentran del mismo lado del anillo se denomina cis al estereoisómero, y si están a lados opuestos trans.
FRAGMENTACIONES
Los cicloalcanos o estructuras cíclicas son generalmente más estables bajo el “bombardeo” electrónico que los correspondientes compuestos de cadena lineal.
FRAGMENTACIONES1-‐ Las abundancias de los iones moleculares de los ciclos son usualmente tres veces más grande que para su correspondiente de cadena lineal.
No. CarbonosIón molecular alcano lineal (Abundancia)
Ión molecular cicloalcano
(Abundancia)
3 29 100
4 12 62
5 9 30
6 14 70
7 13 65
FRAGMENTACIONES2-‐ Los ciclos pierden del anillo dos carbonos más fácilmente que uno (Excepto el ciclopropano) y usualmente eso produce el pico base del espectro.
Poner espectro del ciclohexano
AlquenosSon compuestos insaturados que 4enen dobles enlaces carbono-‐carbono en la molécula
Formula general: CnH2n
Punto de fusión y ebullición: Aumenta con el numero de carbonos y disminuye con las ramificaciones
NOMENCLATURARegla 1. Los alquenos son hidrocarburos que responden a la fórmula CnH2n. Se nombran u4lizando el mismo prefijo que para los alcanos (met-‐, et-‐, prop-‐, but-‐....) pero cambiando el sufijo -‐ano por -‐eno.
Regla 2. Se toma como cadena principal la más larga que contenga el doble enlace. En caso de tener varios dobles enlaces se toma como cadena principal la que con4ene el mayor número de dobles enlaces (aunque no sea la más larga)
NOMENCLATURA
Regla 3. La numeración comienza por el extremo de la cadena que otorga al doble enlace el localizador más bajo posible. Los dobles enlaces 4enen preferencia sobre los sus4tuyentes.
NOMENCLATURA
Regla 4. Los alquenos pueden exis4r en forma de isómeros espaciales que se dis4nguen con la notación cis/trans.
NOMENCLATURA
Regla 5. Cuando no es clara la nomenclatura cis-‐trans. Se debe u4lizar el Z-‐E del CIP.
Paso 1. Separar mentalmente el doble enlace en dos partes
NOMENCLATURA
Paso 2. Considere cada uno de los extremos por separado y asigne prioridades a los átomos enlazados al carbono del doble enlace.
Prioridad 1. átomos con número atómico más alto 4ene la mayor prioridad.
Prioridad 2. En el caso que sean átomos iguales, se consideran los atomos que le siguen en la cadena para decidir la prioridad.
NOMENCLATURA
Paso 3. Si los grupos con la primera prioridad están juntos o del mismo lado el isómero es Z, de lo contrario el isómero es E.
Paso 4. Para escribir el nombre completo del compuesto se u4lizan las mismas reglas de nomenclatura de alquenos pero se precede con letra Z ó E entre parentesis
NOMENCLATURA
Si el alquenos 4ene más de un doble enlace, se debe especificar la isomería de cada doble enlace.
NOMENCLATURA
FRAGMENTACIONES1-‐Los espectros de masas de la mayoría de los alquenos muestran iones moleculares dis4ntos. Esto es probablemente debido a la pérdida de un electrón p enlazante, dejando el esqueleto de carbono rela4vamente inalteradas. Los eventos de fragmentación más importantes para alquenos implican la escisión de los enlaces carbono-‐carbono alílicos (favorecido) y vinil (menos favorecido). Para alquenos terminales, la fragmentación alílico forma un carboca4ón alílico de m / z 41. El mecanismo de fragmentación para 1-‐buteno
FRAGMENTACIONES
Cicloalquenos
Hidrocarburos ciclados que 4enen desde uno hasta varios dobles enlaces en su estructura.
Fórmula general: CnH2n-‐2
Punto de fusión y ebullición: Inferiores a sus similares cicloalcanos con su respec4vo número de carbonos.
FRAGMENTACIONES
1-‐ Los espectros de masas de cicloalquenos muestran dis4ntos picos de iones moleculares. Puede ser imposible localizar la posición de un doble enlace debido a la migración. El mecanismo de fragmentación para alquenos cíclicos es prác4camente el mismo que para alquenos de cadena lineal. Una caracterís4ca notable es la fragmentación de ciclohexenos que experimentan una reacción de Diels-‐Alder inversa
FRAGMENTACIONES
Alquinos
Hidrocarburos que 4enen triple enlace C-‐C se les dice compuestos
Formula general: CnH2n-‐2
Punto de fusión y ebullición: Son similares en cuanto a comportamiento a los alcanos y alquenos de la misma can4dad de carbonos.
NOMENCLATURARegla 1. Los alquinos responden a la fórmula CnH2n-‐2 y se nombran sus4tuyendo el sufijo -‐ano del alca-‐no con igual número de carbonos por -‐ino.
Regla 2. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que con4ene el triple enlace. La numeración debe otorgar los menores localizadores al triple enlace.
NOMENCLATURARegla 3. Cuando la molécula 4ene más de un triple enlace, se toma como principal la cadena que con4ene el mayor número de enlaces triples y se numera desde el extremo más cercano a uno de los enlaces múl4ples, terminando el nombre en -‐diino, triino, etc.
NOMENCLATURARegla 4. Si el hidrocarburo con4ene dobles y triples enlaces, se procede del modo siguiente:
1. Se toma como cadena principal la que con4ene al mayor número posible de enlaces múl4ples, prescindiendo de si son dobles o triples.2. Se numera para que los enlaces en conjunto tomen los localizadores más bajos. Si hay un doble enlace y un triple a la misma distancia de los extremos 4ene preferencia el doble. 3. Si el compuesto 4ene un doble enlace y un triple se termina el nombre en -‐eno-‐ino; si 4ene dos dobles y un triple, -‐dieno-‐ino; con dos triples y un doble la terminación es, -‐eno-‐diino
FRAGMENTACIONES
Los espectros de masas de alquinos son prác4camente idén4cas a las de alquenos. El pico de ion molecular es intenso, y los paralelos que la fragmentación de los alquenos. Dos diferencias se destacan: fragmento de alquinos terminales para formar iones propargilo (m / e = 39), y también se puede perder el hidrógeno terminal, produciendo un fuerte pico M-‐1.
FRAGMENTACIONES
