Spectrométrie de masse - Masse monoisotopique

[invite5bdcc2a3]

Bonjour/bonsoir,

Suite à la lecture de mon cours de spectrométrie de masse et à plusieurs exercices, je n'arrive pas à comprendre ce qu'est exactement la masse monoisotopique. La définition donnée dans le cours est : "masse du premier pic du profil isotopique comportant la masse des isotope les plus stables".
Ainsi, lorsque dans l'exercice, on me pose la question "calculer la formule brute et la masse entière monoisotopique du composé attendu", je cherche à tout d'abord à identifier l'ion fragment (ou fragment neutre) qui correspond au premier pic du spectro (et donc le plus léger). Je détermine qu'il correspond à un groupe C5H6, de ce fait, je calcule 5x12+6= 66 u.
Pourtant, ce raisonnement est erroné, puisqu'en cherchant des exemples de calculs de masse monoisotopique, je trouve qu'en réalité, cela correspond à la masse de la molécule parent, et donc à l'addition de tous les atomes la composant.
Voilà ce que je n'arrive pas à comprendre : la masse monoisotopique est en fait quasiment égale à la masse nominale sauf qu'on utilise des masses d'atomes plus ou moins précises (ex pour le O : 15,99491 et 16 respectivement pour les 2 masses). Ainsi la masse du premier pic, correspondant à la masse du fragment le plus léger de la molécule parent, serait égale à la masse de celle-ci. De plus, puisque la molécule parent est déjà donnée dans l'énoncé, pourquoi utiliser le terme de "composé attendu" dans la question, s'il suffit juste de donner sa masse ? Enfin, les seules valeurs données à la fin de l'exercices sont les masses atomiques arrondies qu'on utilise uniquement pour la masse nominale (et nous n'avons pas à connaitre les valeurs exactes avec décimales).

Il y a certes un gros problème dans mon raisonnement, mais je n'arrive pas à comprendre où.
En vous remerciant par avance pour votre aide et votre patience,

Lyria.
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[Resartus]

Bonjour,
Je ne suis pas sûr de bien comprendre votre question. Quelques élements de réflexion :

1) Il n'est pas toujours vrai que la masse monoisotopique soit proche du pic le plus important
C'est en général vrai pour les quatre atomes les plus fréquents l'hydrogène, le carbone, l'azote, oxygène car les isotopes respectifs de masse 1, 12, 14,16 sont ultra majoritaires. Mais s'il y a beaucoup d'atomes, il se peut, pour des raisons de combinatoire, que le pic M+1 devienne le plus important (par exemple, à partir d'une centaine d'atomes de carbone)

Avec le chlore qui contient 3/4 de 35Cl et 1/4 de 37Cl, il suffit qu'il y ait trois atomes pour avoir un pic M+2 plus fort que M.
Et il suffit d'un atome de brome pour que les pics M et M+2 sont quasi égaux

2) Ensuite, la masse monoisotopique est en effet très proche de la masse nominale, mais cela peut quand même avoir des effets non négligeables, surtout à cause de l'hydrogène qui est plus lourd d'environ 0,8% que sa masse nominale

3) Enfin, dans la plupart des appareils, c'est bien M qu'on mesure(ou plus précisément M/z), mais il peut en effet arriver dans certains types de spectroscopie qu'on n'observe que M-1 (perte d'un proton).

[moco]

On ne comprend pas très bien ce que tu ne comprends pas. et de quoi il s'agit.
Il me semble tout d'abord que C5H6 n'est pas un groupe, comme tu le dis, mais une molécule.
Tu parles ensuite de masses entières, et plus tard de masses avec cinq décimales.
Ensuite tu as l'air de mélanger molécule et fragment. On ne sait jamais très bien ce que tu connais et ce que tu cherches.

[invite5bdcc2a3]

Bonjour,

Je vous remercie pour votre réponse. Cela confirme bien mon incompréhension de la définition de la masse monoisotopique, correspondant à la masse du premier pic du spectrogramme d'après le cours (non pas le plus abondant correspondant au pic de base). Je vais essayer d'exposer mon problème avec des figures en espérant être plus claire.
On nous donne une molécule qu'on analyse par chromatographie + spectrométrie de masse

molécule.png

Après quelques questions de base sur les 2 techniques, on nous pose la question suivante : "Calculer la formule brute et la masse entière monoisotopique du composé attendu. Faites une étude de ce spectre de masse".

spectro.png

Ainsi, je recherche à identifier les différents fragments neutres ou ions fragments du spectre de masse : 194 => 138 => 121 => 93 => 65.
194-138 = 56 : perte du (CH2)3 - CH3 avec le réarrangement d'un H
138-121 = 17 : perte d'un OH
121-93 = 28 : perte du C=O
93-65 = 28 : perte du C-OH => donc le pic ou l'ion fragment n°5 correspond à un C5H6 = pic monoisotopique

D'après la question, on cherche la masse monoisotopique qui d'après la définition est la masse du premier pic, ici correspondant au fragment C5H6: 12x5 + 6 = 66u. Je me suis dit avoir répondu à la question mais comme vous l'avez dit, la masse monoisotopique est en fait la somme de tous les atomes de la molécule mère, ce qui ne correspond pas à la définition (d'après moi seulement). En gros, pourquoi la masse MONOisotopique est égale à la masse de toute la molécule et non pas seulement de l'ion fragment (ici C5H6) correspondant au premier pic (ou pic monoisotopique) ?

J'espère que mon soucis sera plus compréhensible de cette façon.
En vous remerciant par avance,

Lyria.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5bdcc2a3]

Une petite modification au niveau de l'ion fragment 5 : perte de C-O avec le réarrangement d'un H

[moco]

Donc ta molécule est HO-C₆H₄-COO-C₄H₉, de masse 194. C'est du para-hydroxybenzoate de butyle.
Le fait qu'on insiste sur le terme monoisotopique indique qu'il n'y a pas lieu de se préoccuper du tout petit pic de masse 195, correspondant aux rares molécules contenant un atome de Carbone-13 sur les onze que contient la molécule. On laisse tomber ce problème mineur.

La première rupture correspond à la perte de C₄H₈ de masse 56, avec formation d'acide para-hydroxybenzoïque HO-C₆H₄COOH de masse 138, et on voit bien ce pic.
La deuxième rupture correspond à la perte de OH du groupe COOH provenant de la molécule précédente, ce qui forme un résidu HO-C₆H4-CO de masse 121, et on voit bien ce pic.
La troisième rupture correspond à la perte de CO en provenance de l'ion HO-C₆H₄-CO, ce qui forme le résidu HO-C₆H₄, de masse 93, et on voit bien ce pic.
Jusque là, tout va bien.
Ce que je ne comprend pas c'est le pic 65, dont l'origine m'échappe. Cela pourrait être C₅H₅, mais on ne comprend pas bien d'où viennent ces 5 C et ces 5 H. Cela pourrait être C₄H₁O, qui est encore plus hypothétique

[Resartus]

Bonjour,
OK, En lisant "premier pic", vous avez pu croire qu'il s'agit du premier à partir de la gauche*, mais en fait on veut dire le premier pic dans le massif correspondant à la molécule totale. C'est ce qu'on étudie en premier, avant de regarder les fragments. Et comme dit plus haut, ce n'est pas toujours le pic le plus important de ce massif.

*Et d'ailleurs, pourquoi choisir 65? si on regarde bien, il y a aussi un pic à 39....

[invite5bdcc2a3]

Bonjour,

Merci pour toutes ces précisions. J'ai choisi 65 car telle était l'une des questions:

[invite5bdcc2a3]

Dans le cours, le pic monoisotopique est toujours le premier pic en partant de la gauche (sauf ceux étant trop petits), j'avais donc pensé que la masse monoisotopique correspondait à celle du pic monoisotopique. Ainsi il n'y a en réalité aucun lien entre ces 2 ou c'est simplement que les 2 exemples vus en cours ne sont pas une généralité ?

Navrée pour le double post.

[Resartus]

Bonjour,
Non, le pic monoisotopique correspond bien à la masse monoisotopique, et c'est le plus à gauche de l'ensemble de pics correspondant à la molécule entière, qu'on appelle le profil isotopique. Ce n'est en aucun cas celui d'un fragment

Si votre cours semble dire le contraire, c'est qu'il est mal écrit

PS : Rectificatif : votre cours parle bien de premier pic du profil isotopique Ce n'est pas le spectre total...

[invite5bdcc2a3]

Merci beaucoup, j'ai enfin compris la raison de ma confusion .