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Explorando os mistérios do CID de baixa e alta energia: como essas duas técnicas afetam os resultados da espectrometria de massa?
No campo da espectrometria de massa, a tecnologia de dissociação induzida por colisão (CID) provou ser insubstituível na análise de estrutura molecular. A tecnologia CID depende da colisão de íons selecionados com moléculas de gás neutro na fase gasosa, o que faz com que a fragmentação dessas moléculas, impulsionada pela energia, gere íons fragmentados de diferentes tamanhos, que podem então ser analisados posteriormente.
A escolha do CID de baixa energia e do CID de alta energia afetará diretamente a precisão e a sensibilidade dos resultados da análise.
CID de baixa energia e CID de alta energia
CIDs de baixa energia normalmente operam na faixa de energia abaixo de cerca de 1 quiloelétron-volt (1 keV). Esta técnica é extremamente eficiente na fragmentação de íons precursores selecionados, mas o tipo de fragmentação observada depende fortemente da energia do movimento do íon. À medida que a energia aumenta, a energia interna do íon aumenta e a probabilidade de quebra direta da ligação também aumenta, levando à geração de fragmentos com estruturas diferentes.
Relativamente falando, o CID de alta energia (HECID) geralmente opera em uma faixa de energia mais alta, normalmente entre 1 keV e 20 keV. Esta configuração de energia pode gerar certos fragmentos especiais que não podem ser formados em CID de baixa energia, incluindo a fragmentação à distância de carga observada em moléculas com cadeias laterais de hidrocarbonetos.
O CID de alta energia não apenas revela a complexidade das moléculas, mas também fornece capacidades de elucidação estrutural sem precedentes.
Espectrômetro de massa triplo quadrupolo
O espectrômetro de massa triplo quadrupolo é um instrumento comum de espectrometria de massa que contém três quadrupolos. O primeiro quadrupolo, denominado “Q1”, atua como um filtro de massa, transportando seletivamente íons específicos e acelerando-os em direção ao segundo quadrupolo, “Q2”. A pressão do gás de Q2 é maior, onde os íons selecionados colidem com o gás neutro e se dissociam através da tecnologia CID. Os íons fragmentados resultantes são então acelerados para o terceiro quadrupolo Q3, onde uma varredura de faixa de massa é realizada para analisar os resultados.
Muitos experimentos usando CID em triplo quadrupolo podem determinar ainda mais a origem de fragmentos específicos, em vez de apenas os fragmentos produzidos.
Espectrometria de massa por ressonância ciclotron de íons com transformada de Fourier
Na espectrometria de massa por ressonância cíclotron de íons com transformada de Fourier, os íons podem ser excitados por um campo elétrico pulsado. Como a energia de excitação é diferente, a energia cinética dos íons também muda. No entanto, como é necessário um longo tempo para que os íons excitados colidam com moléculas neutras em baixas pressões, uma válvula de pulso é frequentemente usada para introduzir brevemente o gás de colisão. Neste processo, técnicas experimentais específicas, como a tecnologia de dissociação induzida por colisão de radiação não ressonante sustentada (SORI-CID), também permitem que a espectrometria de massa obtenha dados mais refinados.
Dissociação de colisão de energia mais alta
A dissociação colisional de alta energia (HCD) é uma técnica CID usada exclusivamente em espectrômetros de massa orbitrap, nos quais a fragmentação ocorre fora da cavidade. O HCD é eficiente na execução e análise de dados e não é afetado pelo corte de baixa massa das excitações de ressonância, tornando-o adequado para análises quantitativas que dependem de íons repórteres.
Embora a tecnologia HCD seja chamada de impacto de alta energia, sua energia real de colisão é geralmente inferior a 100 elétron-volts.
Mecanismo de fragmentação
Durante o processo CID, existem dois mecanismos principais de clivagem: homolítico e heterogêneo. A homólise faz com que cada fragmento retenha um de seus elétrons de ligação originais, enquanto a heterólise faz com que os elétrons de ligação permaneçam em apenas um produto. Além disso, a fragmentação à distância de carga é uma forma mais especializada de fragmentação, na qual a ligação quebrada não está na vizinhança do local carregado, o que lhe confere importância adicional na análise de espectrometria de massa.
Através destes mecanismos de fragmentação únicos, os cientistas podem obter informações estruturais ricas que facilitam análises moleculares mais profundas.
Hoje, com a ajuda da tecnologia CID de baixa e alta energia, a espectrometria de massa está abrindo um novo capítulo para a pesquisa científica. No futuro, que outras estruturas moleculares e reações químicas não reveladas serão descobertas e compreendidas através destas tecnologias?
