Диссоциация, вызванная столкновением
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2023 г. ) |
Диссоциация, вызванная столкновениями ( CID ), также известная как диссоциация, активируемая столкновениями ( CAD ), представляет собой метод масс-спектрометрии , позволяющий вызвать фрагментацию выбранных ионов в газовой фазе. [1] [2] Выбранные ионы (обычно молекулярные ионы или протонированные молекулы) обычно ускоряются путем приложения электрического потенциала ионов для увеличения кинетической энергии , а затем им позволяют столкнуться с нейтральными молекулами (часто гелием , азотом или аргоном ). При столкновении часть кинетической энергии преобразуется во внутреннюю энергию , что приводит к разрыву связей и фрагментации молекулярного иона на более мелкие фрагменты. Эти фрагментированные ионы затем можно проанализировать с помощью тандемной масс-спектрометрии .
CID и фрагментированные ионы, образуемые CID, используются для нескольких целей. Может быть достигнута частичная или полная структурная детерминация. В некоторых случаях личность может быть установлена на основе предыдущих знаний без определения структуры. Другое применение заключается в простом достижении более чувствительного и специфического обнаружения. Обнаружив уникальный ион-фрагмент, ион-предшественник можно обнаружить в присутствии других ионов с тем же значением m/z (отношение массы к заряду), уменьшая фон и увеличивая предел обнаружения .
CID с низким энергопотреблением и CID с высоким энергопотреблением
[ редактировать ]Низкоэнергетический CID обычно проводится с кинетической энергией ионов менее примерно 1 килоэлектронвольт (1 кэВ). Низкоэнергетический CID очень эффективен при фрагментации выбранных ионов-предшественников, но тип фрагментированных ионов, наблюдаемый при низкоэнергетическом CID, сильно зависит от кинетической энергии ионов. Очень низкие энергии столкновений способствуют перестройке структуры ионов, а вероятность прямого разрыва связи увеличивается по мере увеличения кинетической энергии ионов, что приводит к более высоким внутренним энергиям ионов . Высокоэнергетический CID (HECID) осуществляется в магнитно-секторных масс-спектрометрах или тандемных магнитно-секторных масс-спектрометрах и в тандемных времяпролетных масс-спектрометрах (TOF/TOF). Высокоэнергетический CID включает в себя кинетическую энергию ионов в диапазоне киловольт (обычно от 1 до 20 кэВ). Высокоэнергетический CID может производить некоторые типы фрагментированных ионов, которые не образуются при низкоэнергетическом CID, например, фрагментация с удаленным зарядом в молекулах с углеводородными субструктурами или фрагментация боковой цепи в пептидах.
Тройные квадрупольные масс-спектрометры
[ редактировать ]В тройном квадрупольном масс-спектрометре имеется три квадруполя . Первый квадруполь, называемый «Q1», может действовать как массовый фильтр, пропуская выбранный ион и ускоряя его в направлении «Q2», который называется ячейкой столкновений. Давление в Q2 выше, ионы сталкиваются с нейтральным газом в ячейке столкновений и фрагментируются под действием CID. Затем фрагменты ускоряются из камеры столкновений и попадают в Q3, который сканирует диапазон масс, анализируя полученные фрагменты (когда они попадают в детектор). Это создает масс-спектр фрагментов CID, из которого можно получить структурную информацию или идентичность. Существует множество других экспериментов с использованием CID на тройном квадруполе, таких как сканирование ионов-предшественников, которые определяют, откуда взялся конкретный фрагмент, а не какие фрагменты производятся данной молекулой.
Преобразование Фурье ионно-циклотронный резонанс
[ редактировать ]Ионы, попавшие в ячейку ИЦР, можно возбудить, применяя импульсные электрические поля на их резонансной частоте, чтобы увеличить их кинетическую энергию. [3] [4] Длительность и амплитуда импульса определяют кинетическую энергию ионов. Поскольку столкновительный газ, присутствующий при низком давлении, требует длительного времени для столкновения возбужденных ионов с нейтральными молекулами, можно использовать импульсный клапан для подачи короткого выброса столкновительного газа. Захваченные фрагментные ионы или продукты их ионно-молекулярных реакций могут быть повторно возбуждены для многоступенчатой масс-спектрометрии (МС). н ). [5] Если возбуждение применяется не на резонансной частоте, а на слегка отклоняющейся от резонансной частоте, ионы будут поочередно возбуждаться и снимать возбуждение, допуская множественные столкновения при низкой энергии столкновения. Устойчивая диссоциация, вызванная нерезонансным облучением, вызванная столкновением ( SORI-CID ) [6] - это метод CID, используемый в ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье масс-спектрометрии , который включает ускорение ионов в циклотронном движении (по кругу внутри ионной ловушки ) в присутствии столкновительного газа. [7]
Столкновительная диссоциация при более высоких энергиях
[ редактировать ]Столкновительная диссоциация при высоких энергиях ( HCD ) — это метод CID, специфичный для масс-спектрометра с орбитальной ловушкой , в котором фрагментация происходит вне ловушки. [8] HCD ранее был известен как диссоциация C-ловушки более высоких энергий. При HCD ионы проходят через C-ловушку и попадают в ячейку HCD, дополнительную ячейку мультипольных столкновений, где происходит диссоциация. Затем ионы возвращаются в С-ловушку перед инжекцией в орбитальную ловушку для массового анализа. HCD не страдает от низкой массы отсечки резонансного возбуждения (CID) и поэтому полезен для количественного анализа на основе изобарных меток, поскольку можно наблюдать репортерные ионы. Несмотря на название, энергия столкновения HCD обычно находится в режиме низкоэнергетической диссоциации, индуцированной столкновением (менее 100 эВ). [8] [9]
Механизмы фрагментации
[ редактировать ]
Гомолитическая фрагментация — это диссоциация связи, при которой каждый из фрагментов сохраняет один из первоначально связанных электронов. [10]
Гетеролитическая фрагментация — это разрыв связи, при котором связывающие электроны остаются только с одним из видов фрагментов. [11]
В CID удаленная фрагментация заряда представляет собой тип разрыва ковалентной связи , который происходит в ионе газовой фазы, в котором расщепленная связь не примыкает к месту расположения заряда. [12] [13] Эту фрагментацию можно наблюдать с помощью тандемной масс-спектрометрии . [14]
См. также
[ редактировать ]- Электронно-захватная диссоциация (ECD)
- Диссоциация с переносом электрона (ETD)
- Инфракрасная многофотонная диссоциация (IRMPD)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уэллс Дж. М., Маклаки С.А. (2005). «Вызванная столкновениями диссоциация (CID) пептидов и белков». Биологическая масс-спектрометрия . Методы энзимологии. Том. 402. стр. 148–85. дои : 10.1016/S0076-6879(05)02005-7 . ISBN 9780121828073 . ПМИД 16401509 .
- ^ Слено Л., Волмер Д.А. (2004). «Методы ионной активации для тандемной масс-спектрометрии». Журнал масс-спектрометрии . 39 (10): 1091–112. Бибкод : 2004JMSp...39.1091S . дои : 10.1002/jms.703 . ПМИД 15481084 .
- ^ Коди, РБ; Фрейзер, Б.С. (1982). «Диссоциация, вызванная столкновениями, в масс-спектрометре с преобразованием Фурье». Международный журнал масс-спектрометрии и ионной физики . 41 (3): 199–204. Бибкод : 1982IJMSI..41..199C . дои : 10.1016/0020-7381(82)85035-3 . ISSN 0020-7381 .
- ^ Коди, РБ; Бернье, RC; Фрейзер, Б.С. (1982). «Диссоциация, вызванная столкновениями, с помощью масс-спектрометрии с преобразованием Фурье». Аналитическая химия . 54 (1): 96–101. дои : 10.1021/ac00238a029 . ISSN 0003-2700 .
- ^ Коди, РБ; Бернье, RC; Кэссиди, CJ; Фрейзер, Б.С. (1982). «Последовательная диссоциация, вызванная столкновениями, в масс-спектрометрии с преобразованием Фурье». Аналитическая химия . 54 (13): 2225–2228. дои : 10.1021/ac00250a021 . ISSN 0003-2700 .
- ^ Готье, JW; Траутман, Т.Р.; Джейкобсон, Д.Б. (1991). «Продолжительное нерезонансное облучение для диссоциации, активируемой столкновениями, с использованием масс-спектрометрии с преобразованием Фурье. Метод диссоциации, активируемой столкновениями, который имитирует инфракрасную многофотонную диссоциацию». Аналитика Химика Акта . 246 (1): 211–225. Бибкод : 1991AcAC..246..211G . дои : 10.1016/s0003-2670(00)80678-9 . ISSN 0003-2670 .
- ^ Ласкин, Юлия ; Фатрелл, Джин Х. (2005). «Активация крупных ионов в масс-спектрометрии FT-ICR» . Обзоры масс-спектрометрии . 24 (2): 135–167. Бибкод : 2005MSRv...24..135L . дои : 10.1002/мас.20012 . ISSN 0277-7037 . ПМИД 15389858 .
- ^ Перейти обратно: а б Олсен Дж.В., Мачек Б., Ланге О., Макаров А., Хорнинг С., Манн М. (сентябрь 2007 г.). «Высокоэнергетическая диссоциация C-ловушки для анализа модификации пептидов». Нат. Методы . 4 (9): 709–12. дои : 10.1038/nmeth1060 . ПМИД 17721543 .
- ^ Мюррей, Кермит К.; Бойд, Роберт К.; Эберлин, Маркос Н.; Лэнгли, Дж. Джон; Ли, Лян; Наито, Ясухидэ (2013). «Определения терминов, относящихся к масс-спектрометрии (Рекомендации ИЮПАК 2013 г.)» . Чистая и прикладная химия . 85 (7): 1515. doi : 10.1351/PAC-REC-06-04-06 . ISSN 1365-3075 .
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Гомолиз (гомолитический) ». дои : 10.1351/goldbook.H02851
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Гетеролиз (гетеролитический) ». doi : 10.1351/goldbook.H02809
- ^ Ченг С., Гросс М.Л. (2000), «Приложения и механизмы фрагментации с дистанционным зарядом», Mass Spectrom Rev , 19 (6): 398–420, Bibcode : 2000MSRv...19..398C , doi : 10.1002/1098- 2787(2000)19:6<398::AID-MAS3>3.0.CO;2-B , PMID 11199379 .
- ^ Гросс, М. (2000), «Фрагментация удаленного заряда: отчет об исследованиях механизмов и приложений», Международный журнал масс-спектрометрии , 200 (1–3): 611–624, Bibcode : 2000IJMSp.200..611G , дои : 10.1016/S1387-3806(00)00372-9
- ^ «Фрагментация удаленных участков (удаленных зарядов), Rapid Communications in Mass Spectrometry , 2 (10): 214–217, 1988, Bibcode : 1988RCMS....2..214. , doi : 10.1002/rcm.1290021009
| Источник ионов | |
|---|---|
| Масс-анализатор | |
| Детектор | |
| Комбинация МС | |
| Фрагментация | |
