Electron Ionization (EI) Induced Mass Spectral Analysis of Substituted Phenylacetamides

RESULTS AND DISCUSSION
A series of substituted phenylacetamides were synthesized by the reaction of substituted phenylacetic acids with 
piperidines/morpholines and their EI-MS spectra was recorded on Agilent GC MS. The peculiar fragmentation 
pattern in their mass spectra was found to be dependent on the substitutions on both the phenyl ring and on the 
amine counterpart. Both piperidine and morpholine derived amides exhibited prominent molecular ion peak and 
the characteristic fragmentation pattern was observed in the mass spectrum. The main fragmentation pathway can 
be described by two major events including α-cleavages at the carbonyl functions at C-C and C-N bonds which, 
depending upon the retention of charge, produce fragment ions characteristics of the acid and amine components of 
the amide respectively.
In case of piperidine derived amides, the most important pathway involves α-cleavage leading to carboxamide ion 
[CONR
2
]
+
leading to base peak at m/z 112. The major fragmentation route followed by carboxamide ion involves the ring 
opening followed by expulsion of HCNO molecule which leads to a prominent peak at m/z 69. The later also fragments 
with the loss of ethylene molecule to give peak at m/z 41. An alternate fragmentation involves CO-N cleavage with 

---

Gupta et al
Der Chemica Sinica, 2017, 8(1):218-222
Pelagia Research Library
220
hydrogen transfer to nitrogen leading to less abundant peak at m/z 84 corresponding to [HNR
2
]
+
ion. It can be considered 
as a result of methylene hydrogen transfer to carboxamide nitrogen, subsequent homolytic cleavage with charge 
retention on nitrogen and expulsion of a CO molecule. These fragment ions were observed in all the mass spectra and are 
characteristic of the piperidine nucleus. On the other hand, rest of the ions is characteristics of the substituents present 
on the phenyl ring of the acetic acid moiety. In all the cases, the molecular ion peak was quite strong and prominent. A 
peak, although very weak, at M-1 was also observed in mass spectra of all the molecules. However, the most abundant 
ion resulting from the cleavage of bond alpha to the CO group (CO-N bond) leads to the fragment ion at m/z 118 in case 
of unsubstituted phenyl acetic acid while in substituted amides, the corresponding ion was observed at its respective 
position. On the other hand, cleavage of another α-CO bond leads to the formation of ion at m/s 91 and corresponding 
ions in the mass spectra of other substituted amides. Loss of substituent from the phenyl ring of the amides was also 
observed with some of the amides but not with all the amides. For example, a very faint peak at M-1 was observed 
in the mass spectra of 2- and 3-methyl and methoxy substituted amides and that of 4-fluoro amide only (Scheme 1).