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Explorando los misterios del CID de baja y alta energía: ¿Cómo afectan estas dos técnicas a los resultados de la espectrometría de masas?
En el campo de la espectrometría de masas, la tecnología de disociación inducida por colisión (CID) ha demostrado su irremplazabilidad en el análisis de estructuras moleculares. La tecnología CID se basa en la colisión de iones seleccionados con moléculas de gas neutro en la fase gaseosa, lo que provoca la fragmentación de estas moléculas impulsada por energía para generar iones fragmentados de diferentes tamaños, que luego pueden analizarse más a fondo.
La elección de CID de baja energía y CID de alta energía afectará directamente la precisión y sensibilidad de los resultados del análisis.
CID de baja energía y CID de alta energía
Los CID de baja energía normalmente funcionan en el rango de energía por debajo de aproximadamente 1 kiloelectronvoltio (1 keV). Esta técnica es extremadamente eficaz para fragmentar iones precursores seleccionados, pero el tipo de fragmentación observada depende en gran medida de la energía del movimiento del ión. A medida que aumenta la energía, aumenta la energía interna del ion y también aumenta la probabilidad de rotura del enlace directo, lo que lleva a la generación de fragmentos con diferentes estructuras.
En términos relativos, el CID de alta energía (HECID) suele funcionar en un rango de energía más alto, normalmente entre 1 keV y 20 keV. Esta configuración de energía puede generar ciertos fragmentos especiales que no se pueden formar en CID de baja energía, incluida la fragmentación de carga distante que se observa en moléculas con cadenas laterales de hidrocarburos.
El CID de alta energía no solo revela la complejidad de las moléculas, sino que también proporciona capacidades de elucidación estructural sin precedentes.
Espectrómetro de masas de triple cuadrupolo
El espectrómetro de masas de triple cuadrupolo es un instrumento de espectrometría de masas común que contiene tres cuadrupolos. El primer cuadrupolo, llamado "Q1", actúa como un filtro de masas, transportando selectivamente iones específicos y acelerándolos hacia el segundo cuadrupolo, "Q2". La presión del gas de Q2 es mayor, donde los iones seleccionados chocan con el gas neutro y se disocian mediante la tecnología CID. Los iones fragmentados resultantes luego se aceleran hacia el tercer cuadrupolo Q3, donde se realiza un escaneo de rango de masas para analizar los resultados.
Muchos experimentos que utilizan CID en triple cuadrupolo pueden determinar aún más el origen de fragmentos específicos, en lugar de solo los fragmentos producidos.
Espectrometría de masas por resonancia ciclotrón de iones transformada de Fourier
En la espectrometría de masas por resonancia ciclotrón de iones con transformada de Fourier, los iones pueden excitarse mediante un campo eléctrico pulsado. Como la energía de excitación es diferente, la energía cinética de los iones también cambia. Sin embargo, dado que se necesita mucho tiempo para que los iones excitados choquen con moléculas neutras a bajas presiones, a menudo se utiliza una válvula de pulso para introducir brevemente el gas de colisión. En este proceso, técnicas experimentales específicas, como la tecnología de disociación inducida por colisión por radiación sostenida no resonante (SORI-CID), también permiten que la espectrometría de masas obtenga datos más refinados.
Disociación por colisión de mayor energía
La disociación por colisión de mayor energía (HCD) es una técnica de CID utilizada exclusivamente en espectrómetros de masas orbitrap, en la que la fragmentación se produce fuera de la cavidad. HCD es eficiente en la ejecución y el análisis de datos y no se ve afectado por el corte de baja masa de las excitaciones de resonancia, lo que lo hace adecuado para análisis cuantitativos que dependen de iones reporteros.
Aunque la tecnología HCD se denomina impacto de alta energía, su energía de colisión real suele ser inferior a 100 electronvoltios.
Mecanismo de fragmentación
Durante el proceso CID, existen dos mecanismos principales de escisión: homolítico y heterogéneo. La homólisis hace que cada fragmento retenga uno de sus electrones de enlace originales, mientras que la heterólisis hace que los electrones de enlace permanezcan en un solo producto. Además, la fragmentación de carga distante es una forma más especializada de fragmentación, en la que el enlace roto no está cerca del sitio cargado, lo que le da una importancia adicional en el análisis de espectrometría de masas.
A través de estos mecanismos de fragmentación únicos, los científicos pueden obtener información estructural rica que facilita un análisis molecular más profundo.
Hoy en día, con la ayuda de la tecnología CID de alta y baja energía, la espectrometría de masas está abriendo un nuevo capítulo para la investigación científica. En el futuro, ¿qué otras estructuras moleculares y reacciones químicas no reveladas se descubrirán y entenderán a través de estas tecnologías?
