Disociación inducida por colisión

La disociación inducida por colisión (DIC), también conocida como disociación activada por colisión (DAC) o Fragmentación remota de carga, es una técnica de espectrometría de masas para inducir la fragmentación de iones seleccionados en la fase gaseosa. Los iones seleccionados (típicamente iones moleculares o moléculas protonadas) generalmente se aceleran aplicando un potencial eléctrico para aumentar la energía cinética del ion y luego se les permite colisionar con moléculas neutras (a menudo helio, nitrógeno o argón). En la colisión, parte de la energía cinética se convierte en energía interna, lo que provoca la ruptura del enlace y la fragmentación del ion molecular en fragmentos más pequeños. Estos iones de fragmentos pueden luego analizarse mediante espectrometría de masas en tándem.

CID y los iones de fragmento producidos por CID se utilizan para varios propósitos. Se puede lograr una determinación estructural parcial o completa. En algunos casos la identidad puede establecerse en base a conocimientos previos sin estructura determinante. Otro uso es simplemente lograr una detección más sensible y específica. Al detectar un ion de fragmento único, el ion precursor se puede detectar en presencia de otros iones del mismo valor m/z (relación masa-carga), reduciendo el fondo y aumentando el límite de detección.

CID de baja energía y CID de alta energía

La CID de baja energía se lleva a cabo normalmente con energías cinéticas de iones inferiores a aproximadamente 1 kiloelectronvoltio (1 keV). El CID de baja energía es muy eficaz para fragmentar los iones precursores seleccionados, pero el tipo de iones de fragmento observados en el CID de baja energía depende en gran medida de la energía cinética del ion. Las energías de colisión muy bajas favorecen el reordenamiento de la estructura iónica, y la probabilidad de ruptura directa del enlace aumenta a medida que aumenta la energía cinética del ión, lo que conduce a energías internas iónicas más altas. El CID de alta energía (HECID) se lleva a cabo en espectrómetros de masas de sector magnético o espectrómetros de masas de sector magnético en tándem y en espectrómetros de masas de tiempo de vuelo en tándem (TOF/TOF). El CID de alta energía involucra energías cinéticas de iones en el rango de kilovoltios (típicamente de 1 keV a 20 keV).

Espectrómetros de masas de triple cuadrupolo

En un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo hay tres cuadrupolos. El primer cuadrupolo denominado "Q1" puede actuar como un filtro de masas y transmite un ion seleccionado y lo acelera hacia "Q2", que se denomina celda de colisión. La presión en Q2 es más alta y los iones chocan con el gas neutro en la celda de colisión y se fragmentan por CID. Luego, los fragmentos se aceleran fuera de la celda de colisión e ingresan a Q3, que escanea a través del rango de masas, analizando los fragmentos resultantes (cuando golpean un detector). Esto produce un espectro de masas de los fragmentos CID a partir del cual se puede obtener información estructural o identidad. Existen muchos otros experimentos que utilizan CID en un cuadrupolo triple, como escaneos de iones precursores que determinan de dónde proviene un fragmento específico en lugar de qué fragmentos produce una molécula determinada.

Resonancia de ciclotrón de iones por transformada de Fourier

Los iones atrapados en la celda ICR se pueden excitar aplicando campos eléctricos pulsados ​​a su frecuencia resonante para aumentar su energía cinética. La duración y amplitud del pulso determina la energía cinética de los iones. Debido a que un gas de colisión presente a baja presión requiere mucho tiempo para que los iones excitados choquen con las moléculas neutras, se puede usar una válvula pulsada para introducir una pequeña ráfaga de gas de colisión. Los iones de fragmentos atrapados o sus productos de reacción ion-molécula se pueden volver a excitar para la espectrometría de masas multietapa (MS). Si la excitación no se aplica a la frecuencia resonante, sino a una frecuencia ligeramente fuera de resonancia, los iones se excitarán y desexcitarán alternativamente, lo que permitirá colisiones múltiples con una energía de colisión baja. La disociación inducida por colisión por irradiación fuera de resonancia sostenida (SORI-CID) es una técnica CID utilizada en la espectrometría de masas de resonancia de ciclotrón de iones por transformada de Fourier que consiste en acelerar los iones en movimiento de ciclotrón (en un círculo dentro de una trampa de iones) en presencia de un gas de colisión.

Disociación de trampa C de mayor energía

La disociación de trampa C de energía más alta (HCD) es una técnica CID específica para el espectrómetro de masas orbitrap en el que la fragmentación tiene lugar fuera de la trampa. HCD se conocía anteriormente como disociación de trampa C de alta energía. En HCD, los iones pasan a través de la trampa C y entran en la celda HCD, una celda de colisión multipolar adicional, donde tiene lugar la disociación. Luego, los iones se devuelven a la trampa C antes de inyectarlos en la trampa orbital para el análisis de masas. HCD no sufre el corte de baja masa de la excitación resonante (CID) y, por lo tanto, es útil para la cuantificación basada en etiquetas isobáricas, ya que se pueden observar iones informadores. A pesar del nombre, la energía de colisión de HCD está típicamente en el régimen de disociación inducida por colisión de baja energía (menos de 100 eV).

Mecanismos de fragmentación

La fragmentación homolítica es la disociación de enlaces donde cada uno de los fragmentos retiene uno de los electrones originalmente enlazados.

La fragmentación heterolítica es la escisión de enlaces donde los electrones de enlace permanecen con solo una de las especies de fragmentos.

En CID, la fragmentación remota de carga es un tipo de ruptura de enlace covalente que ocurre en un ion en fase gaseosa en el que el enlace escindido no es adyacente a la ubicación de la carga. Esta fragmentación se puede observar mediante espectrometría de masas en tándem.