Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Коллизионная ячейка тройного квадрупольного масс-спектрометра Waters Xevo TQ-S.

Диссоциация, вызванная столкновениями ( CID ), также известная как диссоциация, активируемая столкновениями ( CAD ), представляет собой метод масс-спектрометрии , вызывающий фрагментацию выбранных ионов в газовой фазе. [1] [2] Выбранные ионы (обычно молекулярные ионы или протонированные молекулы) обычно ускоряются путем приложения электрического потенциала для увеличения кинетической энергии иона, а затем им позволяют столкнуться с нейтральными молекулами (часто с гелием , азотом или аргоном).). При столкновении часть кинетической энергии преобразуется во внутреннюю энергию, что приводит к разрыву связи и фрагментации молекулярного иона на более мелкие фрагменты. Затем эти фрагментные ионы можно анализировать с помощью тандемной масс-спектрометрии .

CID и фрагментные ионы, производимые CID, используются для нескольких целей. Может быть достигнуто частичное или полное структурное определение. В некоторых случаях личность может быть установлена ​​на основе предыдущих знаний без определения структуры. Другое использование - просто достижение более чувствительного и специфического обнаружения. Обнаруживая уникальный фрагментный ион, ион-предшественник может быть обнаружен в присутствии других ионов с таким же значением m / z (отношение массы к заряду), уменьшая фон и увеличивая предел обнаружения .

CID с низким энергопотреблением и CID с высоким энергопотреблением [ править ]

Низкоэнергетический CID обычно выполняется с ионной кинетической энергией менее примерно 1 килоэлектрон-вольт (1 кэВ). CID с низкой энергией очень эффективен при фрагментации выбранных ионов-предшественников, но тип ионов-фрагментов, наблюдаемых в CID с низкой энергией, сильно зависит от кинетической энергии иона. Очень низкие энергии столкновения способствуют перестройке ионной структуры, а вероятность прямого разрыва связи увеличивается по мере увеличения кинетической энергии ионов, что приводит к более высоким внутренним энергиям ионов.. Высокоэнергетический CID (HECID) выполняется в масс-спектрометрах с магнитным сектором или тандемных масс-спектрометрах с магнитным сектором и в тандемных времяпролетных масс-спектрометрах (TOF / TOF). CID высокой энергии включает ионную кинетическую энергию в диапазоне киловольт (обычно от 1 кэВ до 20 кэВ). CID с высокой энергией может производить некоторые типы фрагментных ионов, которые не образуются в CID с низкой энергией, например, фрагментация с удаленным зарядом в молекулах с углеводородными субструктурами или фрагментация боковой цепи в пептидах.

Тройные квадрупольные масс-спектрометры [ править ]

В тройном квадрупольном масс-спектрометре три квадруполя . Первый квадруполь, называемый «Q1», может действовать как массовый фильтр, пропускать выбранный ион и ускорять его в направлении «Q2», который называется ячейкой столкновения. Давление в Q2 выше, ионы сталкиваются с нейтральным газом в ячейке столкновений и фрагментируются CID. Затем фрагменты ускоряются из ячейки столкновения и попадают в Q3, который сканирует диапазон масс, анализируя полученные фрагменты (при попадании в детектор). Это дает масс-спектрфрагментов CID, из которых можно получить структурную информацию или идентичность. Существует множество других экспериментов с использованием CID на тройном квадруполе, таких как сканирование ионов-предшественников, которое определяет, откуда пришел конкретный фрагмент, а не какие фрагменты производятся данной молекулой.

Ионный циклотронный резонанс с преобразованием Фурье [ править ]

Ионы, захваченные в ячейке ICR, могут быть возбуждены путем приложения импульсных электрических полей на их резонансной частоте для увеличения их кинетической энергии. [3] [4] Длительность и амплитуда импульса определяют кинетическую энергию иона. Поскольку столкновительный газ, присутствующий при низком давлении, требует длительного времени для столкновения возбужденных ионов с нейтральными молекулами, можно использовать импульсный клапан для введения короткого всплеска столкновительного газа. Захваченные фрагментные ионы или продукты их ионно-молекулярной реакции могут быть повторно возбуждены для многоступенчатой ​​масс-спектрометрии (MS n ). [5] Если возбуждение применяется не на резонансной частоте, а на слегка нерезонансной частоте, ионы будут поочередно возбуждать и девозбуждать, допуская множественные столкновения при низкой энергии столкновения. Устойчивая диссоциация, вызванная столкновениями нерезонансного излучения ( SORI-CID ) [6], представляет собой метод CID, используемый в масс-спектрометрии ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье, который включает ускорение ионов в циклотронном движении (по кругу внутри ионной ловушки ) в наличие столкновения газа. [7]

Диссоциация С-ловушки с более высокой энергией [ править ]

Высокоэнергетическая столкновительная диссоциация ( HCD ) - это метод CID, специфичный для масс-спектрометра с орбитальной ловушкой, в котором фрагментация происходит вне ловушки. [8] HCD ранее была известна как диссоциация с помощью С-ловушек с более высокой энергией. В HCD ионы проходят через C-ловушку и попадают в ячейку HCD, добавленную мультипольную ячейку столкновения, где происходит диссоциация. Затем ионы возвращаются в C-ловушку перед введением в орбитальную ловушку для анализа массы. HCD не страдает малой массой отсечки резонансного возбуждения (CID) и поэтому полезен для изобарической метки.- количественный анализ на основе репортерных ионов. Несмотря на название, энергия столкновения HCD обычно находится в режиме низкоэнергетической диссоциации, вызванной столкновением (менее 100 эВ). [8] [9]

Механизмы фрагментации [ править ]

Гомолитическая фрагментация

Гомолитическая фрагментация - это диссоциация связи, при которой каждый из фрагментов сохраняет один из изначально связанных электронов. [10]

Гетеролитическая фрагментация

Гетеролитическая фрагментация - это разрыв связи, при котором связывающие электроны остаются только с одним из видов фрагментов. [11]

В CID фрагментация с удаленным зарядом - это тип разрыва ковалентной связи, который происходит в ионе в газовой фазе, в котором разорванная связь не примыкает к месту расположения заряда. [12] [13] Эту фрагментацию можно наблюдать с помощью тандемной масс-спектрометрии . [14]

См. Также [ править ]

  • Диссоциация с захватом электронов (ECD)
  • Диссоциация с переносом электрона (ETD)
  • Инфракрасная многофотонная диссоциация (IRMPD)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Wells JM, McLuckey SA (2005). Диссоциация, индуцированная столкновением (CID) пептидов и белков . Meth. Энзимол . Методы в энзимологии. 402 . С. 148–85. DOI : 10.1016 / S0076-6879 (05) 02005-7 . ISBN 9780121828073. PMID  16401509 .
  2. ^ Sleno L, Фольмер DA (2004). «Ионно-активационные методы для тандемной масс-спектрометрии». Журнал масс-спектрометрии . 39 (10): 1091–112. Bibcode : 2004JMSp ... 39.1091S . DOI : 10.1002 / jms.703 . PMID 15481084 . 
  3. ^ Коди, РБ; Фрейзер, Б.С. (1982). «Диссоциация, вызванная столкновением в масс-спектрометре с преобразованием Фурье». Международный журнал масс-спектрометрии и ионной физики . 41 (3): 199–204. Bibcode : 1982IJMSI..41..199C . DOI : 10.1016 / 0020-7381 (82) 85035-3 . ISSN 0020-7381 . 
  4. ^ Коди, РБ; Burnier, RC; Фрейзер, Б.С. (1982). «Индуцированная столкновением диссоциация с масс-спектрометрией с преобразованием Фурье». Аналитическая химия . 54 (1): 96–101. DOI : 10.1021 / ac00238a029 . ISSN 0003-2700 . 
  5. ^ Коди, РБ; Burnier, RC; Кэссиди, CJ; Фрейзер, Б.С. (1982). «Последовательные диссоциации, вызванные столкновениями в масс-спектрометрии с преобразованием Фурье». Аналитическая химия . 54 (13): 2225–2228. DOI : 10.1021 / ac00250a021 . ISSN 0003-2700 . 
  6. ^ Готье, JW; Траутман, Т.Р .; Джейкобсон, ДБ (1991). «Продолжительное облучение вне резонанса для диссоциации, активируемой столкновением, с использованием масс-спектрометрии с преобразованием Фурье. Метод диссоциации, активируемой столкновением, который имитирует инфракрасную многофотонную диссоциацию». Analytica Chimica Acta . 246 (1): 211–225. DOI : 10.1016 / s0003-2670 (00) 80678-9 . ISSN 0003-2670 . 
  7. ^ Ласкин, Юлия; Футрелл, Джин Х. (2005). «Активация больших ионов в масс-спектрометрии FT-ICR» (PDF) . Обзоры масс-спектрометрии . 24 (2): 135–167. Bibcode : 2005MSRv ... 24..135L . DOI : 10.1002 / mas.20012 . ISSN 0277-7037 . PMID 15389858 .   
  8. ^ a b Olsen JV, Macek B, Lange O, Makarov A, Horning S, Mann M (сентябрь 2007 г.). «Высокоэнергетическая диссоциация C-ловушки для анализа модификации пептидов». Nat. Методы . 4 (9): 709–12. DOI : 10.1038 / nmeth1060 . PMID 17721543 . 
  9. ^ Мюррей, Кермит К .; Бойд, Роберт К .; Eberlin, Marcos N .; Лэнгли, Дж. Джон; Ли, Лян; Найто, 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 . 
  10. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « гомолиз (гомолитический) ». DOI : 10,1351 / goldbook.H02851
  11. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « гетеролиз (гетеролитический) ». DOI : 10,1351 / goldbook.H02809
  12. ^ Cheng C, Gross ML (2000), "Приложения и механизмы зарядовой дистанционного дробления", 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 . 
  13. ^ Гросс, М. (2000), «Фрагментация с дистанционным зарядом: отчет об исследованиях механизмов и приложений», Международный журнал масс-спектрометрии , 200 (1–3): 611–624, Bibcode : 2000IJMSp.200..611G , DOI : 10.1016 / S1387-3806 (00) 00372-9
  14. ^ "Фрагментация на удаленном участке (заряд-удалении)", Rapid Communications in Mass Spectrometry , 2 (10): 214–217, 1988, Bibcode : 1988RCMS .... 2..214. , DOI : 10.1002 / rcm.1290021009