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Explorer les mystères du CID à basse et haute énergie : comment ces deux techniques affectent-elles les résultats de la spectrométrie de masse ?
Dans le domaine de la spectrométrie de masse, la technologie de dissociation induite par collision (CID) a prouvé son irremplaçabilité dans l'analyse de la structure moléculaire. La technologie CID repose sur la collision d'ions sélectionnés avec des molécules de gaz neutres en phase gazeuse, ce qui provoque la fragmentation énergétique de ces molécules pour générer des fragments d'ions de différentes tailles, qui peuvent ensuite être analysés plus en détail.
Le choix d'un CID à faible énergie et d'un CID à haute énergie affectera directement la précision et la sensibilité des résultats d'analyse.
CID basse énergie et CID haute énergie
Les CID à faible énergie fonctionnent généralement dans la plage d'énergie inférieure à environ 1 kiloélectronvolt (1 keV). Cette technique est extrêmement efficace pour fragmenter des ions précurseurs sélectionnés, mais le type de fragmentation observé dépend fortement de l'énergie du mouvement de l'ion. À mesure que l’énergie augmente, l’énergie interne de l’ion augmente et la probabilité de rupture directe de la liaison augmente également, conduisant à la génération de fragments de structures différentes.
Relativement parlant, le CID à haute énergie (HECID) fonctionne généralement dans une plage d'énergie plus élevée, généralement entre 1 keV et 20 keV. Ce réglage énergétique peut générer certains fragments spéciaux qui ne peuvent pas être formés dans un CID à basse énergie, notamment la fragmentation à distance de charge observée dans les molécules comportant des chaînes latérales d'hydrocarbures.
Le CID à haute énergie révèle non seulement la complexité des molécules, mais offre également des capacités d'élucidation structurelle sans précédent.
Spectromètre de masse triple quadripôle
Le spectromètre de masse triple quadripôle est un instrument de spectrométrie de masse courant qui contient trois quadripôles. Le premier quadripôle, appelé « Q1 », agit comme un filtre de masse, transportant sélectivement des ions spécifiques et les accélérant vers le deuxième quadripôle, « Q2 ». La pression du gaz de Q2 est plus élevée, où les ions sélectionnés entrent en collision avec le gaz neutre et se dissocient grâce à la technologie CID. Les ions fragments résultants sont ensuite accélérés dans le troisième quadripôle Q3, où un balayage de plage de masse est effectué pour analyser les résultats.
De nombreuses expériences utilisant le CID sur un triple quadripôle peuvent déterminer davantage l'origine de fragments spécifiques, plutôt que simplement les fragments produits.
Spectrométrie de masse à résonance cyclotronique ionique à transformée de Fourier
Dans la spectrométrie de masse à résonance cyclotronique ionique à transformée de Fourier, les ions peuvent être excités par un champ électrique pulsé. Comme l'énergie de l'excitation est différente, l'énergie cinétique des ions change également. Cependant, comme il faut beaucoup de temps pour que les ions excités entrent en collision avec les molécules neutres à basse pression, une valve à impulsion est souvent utilisée pour introduire brièvement le gaz de collision. Dans ce processus, des techniques expérimentales spécifiques, telles que la technologie de dissociation induite par collision par rayonnement non résonant (SORI-CID), permettent également à la spectrométrie de masse d'obtenir des données plus raffinées.
Dissociation par collision à énergie supérieure
La dissociation collisionnelle à haute énergie (HCD) est une technique CID utilisée exclusivement dans les spectromètres de masse orbitrap, dans laquelle la fragmentation se produit à l'extérieur de la cavité. Le HCD est efficace en termes d’exécution et d’analyse des données et n’est pas affecté par la faible coupure de masse des excitations de résonance, ce qui le rend adapté aux analyses quantitatives reposant sur des ions rapporteurs.
Bien que la technologie HCD soit appelée impact à haute énergie, son énergie de collision réelle est généralement inférieure à 100 électrons-volts.
Mécanisme de fragmentation
Au cours du processus CID, il existe deux mécanismes principaux de clivage : homolytique et hétérogène. L'homolyse fait que chaque fragment conserve l'un de ses électrons de liaison d'origine, tandis que l'hétérolyse fait que les électrons de liaison restent sur un seul produit. De plus, la fragmentation à distance de charge est une forme de fragmentation plus spécialisée, dans laquelle la liaison rompue ne se trouve pas à proximité du site chargé, ce qui lui confère une importance supplémentaire dans l'analyse par spectrométrie de masse.
Grâce à ces mécanismes de fragmentation uniques, les scientifiques peuvent obtenir de riches informations structurelles qui facilitent une analyse moléculaire plus approfondie.
Aujourd'hui, grâce à la technologie CID à basse et haute énergie, la spectrométrie de masse ouvre un nouveau chapitre pour la recherche scientifique. À l’avenir, quelles autres structures moléculaires et réactions chimiques non révélées seront découvertes et comprises grâce à ces technologies ?
