La spectrométrie de masse

4 Chapitre 3: La fragmentation et l'analyse spectrale

4.3 Les différents types de coupures

Nous venons de voir que deux types d'ions étaient rencontrés dans un spectre de masse :

  • Les ions tels que l'ion parent ou , ayant un nombre impair d'électron (OE) et le statut de cation radicalaire (de masse paire en l'absence d'azote pour la combinaison isotopique légère). L'étude de la fragmentation de ces ions comprend donc les fragments initiaux de la molécule ionisée (première descendance), on y trouve de nombreux cations mais aussi à nouveau des cations radicalaires suite à des réarrangements.

  • Les cations (nombre pair d'électrons EE) donnent presque uniquement des cations, rarement des ions radicalaires (réaction endothermique).

Fragmentation des cations radicalaires

Les coupures sigma

Ce sont les plus simples à envisager !

Nous avons signalé que de nombreuses fragmentations étaient envisageables à partir de la localisation de la charge sur une double liaison ou un hétéroatome. Voyons avant cette approche ce qu'il en est pour des composés saturés de type alcanes pour lesquels ces deux approches sont inexistantes.

C'est la coupure sigma . Soit la molécule étudiée. Après ionisation, on a l'ion moléculaire sous la forme globale qui peut être détecté sous cette forme, vu le temps très court séparant la détection et alimenter le pic moléculaire, mais qui va aussi évoluer vers une fragmentation. Si l'on considère que l'électron éjecté est l'un de la liaison sigma séparant de , on peut facilement imaginer que l'ion parent est sous la forme et que les fragments observés seront dépendants de la capacité de ou de à emporter cet électron célibataire. Le plus apte à conserver cet électron deviendra alors le radical neutre, l'autre portera la charge et sera le cation (de masse impaire) détecté. On observera préférentiellement le cation ayant le plus faible potentiel d'ionisation (règle de Stevenson). Cela est d'autant plus vrai en série alcane que le cation qui se sépare le plus facilement d'un électron correspond à une forme d'autant plus stable qu'il est porté par un carbone substitué ; ce qui privilégie les cations tertiaires (alcanes ramifiés).

Notez que la coupure sigma , pour un alcane cyclique n'est pas génératrice de fragment. Cela justifie un net accroissement du P pour les composés cycliques, la seule coupure n'étant pas productrice de fragments.