Disociación inducida por colisión

La disociación inducida por colisión ( CID ), también conocida como disociación activada por colisión ( CAD ), es una técnica de espectrometría de masas para inducir la fragmentación de iones seleccionados en fase gaseosa. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Los iones seleccionados (típicamente iones moleculares o moléculas protonadas) se aceleran generalmente 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 resulta en la ruptura de enlaces y la fragmentación del ion molecular en fragmentos más pequeños. Estos iones fragmento pueden luego analizarse mediante espectrometría de masas en tándem .

La disociación inducida por colisión (CID) y los iones fragmento que produce se utilizan para diversos fines. Permite la determinación estructural parcial o completa. En algunos casos, la identidad se puede establecer a partir de conocimientos previos sin necesidad de determinar la estructura. Otro uso consiste simplemente en lograr una detección más sensible y específica. Al detectar un único ion fragmento, se puede detectar el ion precursor en presencia de otros iones con el mismo valor de m/z (relación masa-carga), lo que reduce el ruido de fondo y aumenta el límite de detección .

La CID de baja energía se realiza típicamente con energías cinéticas de iones inferiores a aproximadamente 1 kiloelectronvoltio (1 keV). La CID de baja energía es altamente eficiente en la fragmentación de los iones precursores seleccionados, pero el tipo de iones fragmento observados en la 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 de enlaces aumenta a medida que aumenta la energía cinética del ion, lo que conduce a energías internas iónicas más altas . La CID de alta energía (HECID) se realiza 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). La CID de alta energía implica energías cinéticas de iones en el rango de kilovoltios (típicamente de 1 keV a 20 keV). La disociación inducida por colisión (CID) de alta energía puede producir algunos tipos de iones fragmento que no se forman en la CID de baja energía, como la fragmentación a distancia de carga en moléculas con subestructuras de hidrocarburos o la fragmentación de cadenas laterales en péptidos.

En un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo hay tres cuadrupolos . El primer cuadrupolo, denominado "Q1", actúa como filtro de masas, transmitiendo un ion seleccionado y acelerándolo hacia "Q2", que se denomina celda de colisión. La presión en Q2 es mayor, y los iones colisionan con gas neutro en la celda de colisión, fragmentándose por disociación inducida por colisión (CID). Los fragmentos se aceleran fuera de la celda de colisión y entran en Q3, que escanea el rango de masas, analizando los fragmentos resultantes (a medida que impactan en un detector). Esto produce un espectro de masas de los fragmentos CID, a partir del cual se puede obtener información estructural o la identidad de la molécula. Existen muchos otros experimentos que utilizan CID en un triple cuadrupolo, como los escaneos de iones precursores, que determinan el origen de un fragmento específico en lugar de los fragmentos producidos por una molécula dada.

Los iones atrapados en la celda ICR pueden excitarse aplicando campos eléctricos pulsados ​​a su frecuencia de resonancia para aumentar su energía cinética. ^{[ 3 ] [ 4 ]} La duración y amplitud del pulso determinan la energía cinética del ion. Debido a que un gas de colisión presente a baja presión requiere mucho tiempo para que los iones excitados colisionen con moléculas neutras, se puede usar una válvula pulsada para introducir una ráfaga corta de gas de colisión. Los iones fragmento atrapados o sus productos de reacción ion-molécula pueden reexcitarse para espectrometría de masas multietapa (MS ⁿ ). ^{[ 5 ]} Si la excitación no se aplica a la frecuencia de resonancia, sino a una frecuencia ligeramente fuera de resonancia, los iones se excitarán y desexcitarán alternativamente, lo que permite múltiples colisiones a baja energía de colisión. La disociación inducida por colisión con irradiación fuera de resonancia sostenida ( SORI-CID ) ^{[ 6 ]} es una técnica CID utilizada en la espectrometría de masas de resonancia ciclotrónica de iones con transformada de Fourier que implica acelerar los iones en movimiento ciclotrónico (en un círculo dentro de una trampa de iones ) en presencia de un gas de colisión. ^{[ 7 ]}

La disociación por colisión de alta energía ( HCD ) es una técnica CID específica del espectrómetro de masas Orbitrap en la que la fragmentación tiene lugar fuera de la trampa. ^{[ 8 ]} La HCD se conocía anteriormente como disociación por trampa C de alta energía. En la HCD, los iones pasan a través de la trampa C y entran en la celda HCD, una celda de colisión multipolar añadida, donde tiene lugar la disociación. Los iones regresan a la trampa C antes de ser inyectados en el Orbitrap para el análisis de masas. La HCD no sufre del límite de masa bajo de la excitación resonante (CID) y, por lo tanto, es útil para la cuantificación basada en etiquetas isobáricas , ya que se pueden observar iones reporteros. A pesar del nombre, la energía de colisión de la HCD se encuentra típicamente en el régimen de disociación inducida por colisión de baja energía (menos de 100 eV). ^{[ 8 ] [ 9 ]}

La fragmentación homolítica es una disociación de enlace en la que cada uno de los fragmentos conserva uno de los electrones originalmente enlazados. ^{[ 10 ]}

La fragmentación heterolítica es una ruptura de enlace donde los electrones de enlace permanecen con solo una de las especies fragmentadas. ^{[ 11 ]}

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 roto no es adyacente a la ubicación de la carga. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Esta fragmentación se puede observar utilizando espectrometría de masas en tándem . ^{[ 14 ]}

• Disociación por captura de electrones (ECD)
• Disociación por transferencia de electrones (ETD)
• Disociación multifotónica infrarroja (IRMPD)