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Esplorare i misteri del CID a bassa e alta energia: in che modo queste due tecniche influenzano i risultati della spettrometria di massa?
Nel campo della spettrometria di massa, la tecnologia della dissociazione indotta da collisione (CID) ha dimostrato la sua insostituibilità nell'analisi della struttura molecolare. La tecnologia CID si basa sulla collisione di ioni selezionati con molecole di gas neutro nella fase gassosa, che provoca la frammentazione energetica di queste molecole per generare ioni frammento di diverse dimensioni, che possono quindi essere ulteriormente analizzati.
La scelta del CID a bassa energia e del CID ad alta energia influirà direttamente sull'accuratezza e sulla sensibilità dei risultati dell'analisi.
CID a basso consumo energetico e CID ad alto consumo energetico
I CID a bassa energia funzionano generalmente nell'intervallo di energia inferiore a circa 1 kiloelettronvolt (1 keV). Questa tecnica è estremamente efficiente nel frammentare gli ioni precursori selezionati, ma il tipo di frammentazione osservata dipende fortemente dall'energia del movimento dello ione. All'aumentare dell'energia, aumenta l'energia interna dello ione e aumenta anche la probabilità di rottura diretta del legame, portando alla generazione di frammenti con strutture diverse.
Relativamente parlando, la CID ad alta energia (HECID) solitamente opera in un intervallo di energia più elevato, in genere tra 1 keV e 20 keV. Questa impostazione energetica può generare alcuni frammenti speciali che non possono essere formati in CID a bassa energia, inclusa la frammentazione a carica distante osservata nelle molecole con catene laterali di idrocarburi.
Il CID ad alta energia non solo rivela la complessità delle molecole, ma fornisce anche capacità di delucidazione strutturale senza precedenti.
Spettrometro di massa triplo quadrupolo
Lo spettrometro di massa a triplo quadrupolo è un comune strumento di spettrometria di massa che contiene tre quadrupoli. Il primo quadrupolo, chiamato "Q1", agisce come un filtro di massa, trasportando selettivamente ioni specifici e accelerandoli verso il secondo quadrupolo, "Q2". La pressione del gas di Q2 è più alta, dove gli ioni selezionati entrano in collisione con il gas neutro e si dissociano attraverso la tecnologia CID. Gli ioni frammento risultanti vengono quindi accelerati nel terzo quadrupolo Q3, dove viene eseguita una scansione dell'intervallo di massa per analizzare i risultati.
Molti esperimenti che utilizzano CID su triplo quadrupolo possono determinare ulteriormente l'origine di frammenti specifici, piuttosto che solo i frammenti prodotti.
Spettrometria di massa a risonanza ciclotronica ionica in trasformata di Fourier
Nella spettrometria di massa a risonanza ciclotronica ionica in trasformata di Fourier, gli ioni possono essere eccitati da un campo elettrico pulsato. Poiché l'energia di eccitazione è diversa, cambia anche l'energia cinetica degli ioni. Tuttavia, poiché è necessario molto tempo affinché gli ioni eccitati entrino in collisione con le molecole neutre a basse pressioni, viene spesso utilizzata una valvola a impulsi per introdurre brevemente il gas di collisione. In questo processo, tecniche sperimentali specifiche, come la tecnologia di dissociazione indotta da collisione con radiazioni non risonanti sostenute (SORI-CID), consentono anche alla spettrometria di massa di ottenere dati più raffinati.
Dissociazione da collisione ad energia superiore
La dissociazione collisionale ad energia superiore (HCD) è una tecnica CID utilizzata esclusivamente negli spettrometri di massa orbitrap, in cui la frammentazione avviene all'esterno della cavità. L'HCD è efficiente nella gestione e nell'analisi dei dati e non è influenzato dal basso limite di massa delle eccitazioni di risonanza, rendendolo adatto per analisi quantitative che si basano su ioni reporter.
Sebbene la tecnologia HCD sia definita impatto ad alta energia, la sua energia di collisione effettiva è solitamente inferiore a 100 elettronvolt.
Meccanismo di frammentazione
Durante il processo CID, esistono due principali meccanismi di scissione: omolitico ed eterogeneo. L'omolisi fa sì che ciascun frammento mantenga uno dei suoi elettroni di legame originali, mentre l'eterolisi fa sì che gli elettroni di legame rimangano su un solo prodotto. Inoltre, la frammentazione a distanza di carica è una forma di frammentazione più specializzata, in cui il legame rotto non si trova in prossimità del sito carico, il che le conferisce ulteriore significato nell'analisi della spettrometria di massa.
Attraverso questi meccanismi di frammentazione unici, gli scienziati possono ottenere ricche informazioni strutturali che facilitano un'analisi molecolare più approfondita.
Oggi, con l'aiuto della tecnologia CID a bassa e alta energia, la spettrometria di massa sta aprendo un nuovo capitolo per la ricerca scientifica. In futuro, quali altre strutture molecolari e reazioni chimiche non rivelate verranno scoperte e comprese attraverso queste tecnologie?
