Study of formation and fragmentation of ionic complexes of polydentate ligands with Al(III) and glycerol by fast atom bombardment mass spectrometry. Part 1: Polydentate ligands

Abstract

The complexation reactions of aluminum ions with polydentate ligands such as 12-crown-4,15-crown-5, 18-crown-6, 1 ,lo-dithia-18-crown-6, dicyclohexyl-18-crown-6, dibenzo-18-crown-6, and dibenzo-24-crown-8 and acyclic analogs mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, and hexaethylene glycols were studied using FAB mass spectrometry. These cyclic ligands form (M + 117)+, (M + 157)+, (M + 231)+, and (M + 253)' ions with different aluminum-containing species. Collisionally activated dissociations of these adduct ions gave fragment ions, initially due to the loss of ligands directly attached to aluminum, followed by insertion of aluminum into the remaining ligand skeleton. Further fragmentation of the metal-containing species gave ions corresponding to consecutive losses of C2H,0 units. Fragmentations of deuterium-labelled ions were used to help in establishing fragmentation pathways. Selectivity towards metal chelation is observed in this order: 12-crown-4 < 15-crown-5 < 18-crown-6.The elemental compositions of adduct ions were confirmed by high-resolution measurements. The formation of (M + A1 -2H)+ ion, obtained by the displacement of two hydroxy protons, is more favored for tetra-and pentaethylene glycols.Key words: crown ethers, polyethylene glycols, aluminum(II1)-glycerol, ionic complexes and ion dissociations.Resume : Utilisant la spectrometric de masse BAR, on a CtudiC les reactions de complexation des ions aluminium avec des ligands polydentates suivants : 12-couronne-4, 15-couronne-5, 18-couronne-6, 1, 10-dithia-18-couronne-6, dicyclohexy 1-18-couronne-6, dibenzo-18-couronne-6 et le dibenzo-24-couronne-8 et avec les analogues mono, di, tri, tetra, penta et hexaCthylkne.Ces ligands cycliques foment des ions (M + 117)+, (M + 157)+, (M + 231)+et (M + 253)' avec differentes espkces contenant de I'aluminium. Les dissociations, activkes par des collisions, de ces ions adduits donnent des ions fragments, initialement a cause de la perte du ligand attache directement h l'aluminium suivie de I'insertion de I'aluminium dans le squelette du ligand restant. Une fragmentation plus poussee de I'espkce contenant le metal donne des ions correspondants la perte consecutive d'unites C2H,0. On a utilist les fragmentations d'ions marques au deuterium dans le but de determiner le processus de fragmentation. On observe une sClectivitC dans la chelation du metal dans l'ordre suivant : 12-couronne-4 < 15-couronne-5 < 18-couronne-6. Des mesures a haute resolution ont permis de confirmer la composition ClCmentaire de ces ions adduits. La formation de I'ion (M + A1 -2H)+, obtenu par le dtplacement de deux protons hydroxyliques, est plus favoriste pour les tetra et pentaethylkne glycol.