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Disociación multifotónica infrarroja

La disociación de fotones múltiples en infrarrojos ( IRMPD ) es una técnica utilizada en espectrometría de masas para fragmentar moléculas en fase gaseosa, generalmente para el análisis estructural de la molécula original (parental). [1]

Cómo funciona

Se dirige un láser infrarrojo a través de una ventana hacia el vacío del espectrómetro de masas donde se encuentran los iones. El mecanismo de fragmentación implica la absorción por un ion determinado de múltiples fotones infrarrojos . El ion original se excita y pasa a estados vibracionales más energéticos hasta que se rompen uno o más enlaces, lo que da lugar a fragmentos en fase gaseosa del ion original. En el caso de pulsos láser potentes, la disociación se produce mediante la ionización de valencia interna de los electrones. [2] [3]

La IRMPD se utiliza con mayor frecuencia en la espectrometría de masas por resonancia ciclotrónica iónica por transformada de Fourier . [4]

Espectroscopia de fotodisociación infrarroja

Mediante la aplicación de láseres IR intensos y sintonizables, como los IR- OPO o los láseres IR de electrones libres , se puede estudiar la dependencia de la longitud de onda del rendimiento de IRMPD. [5] [6] Esta espectroscopia de fotodisociación infrarroja permite la medición de espectros vibracionales de especies (inestables) que solo se pueden preparar en fase gaseosa. Dichas especies incluyen iones moleculares, pero también especies neutras como cúmulos metálicos que se pueden ionizar suavemente después de la interacción con la luz IR para su detección espectrométrica de masas. [7]

Aplicaciones analíticas

La combinación de espectrometría de masas e IRMPD con láseres sintonizables (espectroscopia de iones IR) se reconoce cada vez más como una herramienta poderosa para la identificación de moléculas pequeñas. [8] Algunos ejemplos son la metabómica, donde se identifican biomarcadores en fluidos corporales (orina, sangre, líquido cefalorraquídeo) [9] y las ciencias forenses, donde se identificaron drogas de diseño isoméricas en muestras incautadas. [10]

Separación de isótopos

Debido a las diferencias relativamente grandes en las frecuencias de absorción de IR que se deben a las diferentes frecuencias de resonancia de las moléculas que contienen diferentes isótopos, se ha sugerido esta técnica como una forma de realizar la separación de isótopos con isótopos difíciles de separar, en una sola pasada. Por ejemplo, las moléculas de UF6 que contienen U-235 podrían ionizarse completamente como resultado de dicha resonancia láser, dejando intacto el UF6 que contiene el U-238 más pesado.

Véase también

Referencias

  1. ^ Little DP, Speir JP, Senko MW, O'Connor PB, McLafferty FW (1994). "Disociación multifotónica infrarroja de iones grandes con carga múltiple para la secuenciación de biomoléculas". Anal. Chem . 66 (18): 2809–15. doi :10.1021/ac00090a004. PMID  7526742.
  2. ^ Talebpour A, Bandrauk AD, Yang J, Chin SL (1999). "Ionización multifotónica de electrones de valencia interna y fragmentación de etileno en un pulso láser intenso de Ti:zafiro". Chemical Physics Letters . 313 (5–6): 789–794. Bibcode :1999CPL...313..789T. doi :10.1016/s0009-2614(99)01075-1.
  3. ^ Talebpour A, Bandrauk AD, Vijayalakshmi K, Chin SL (2000). "Ionización disociativa del benceno en pulsos láser ultrarrápidos intensos". Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics . 33 (21): 4615–4626. Bibcode :2000JPhB...33.4615T. doi :10.1088/0953-4075/33/21/307.
  4. ^ Laskin J , Futrell JH (2005). "Activación de iones grandes en espectrometría de masas FT-ICR". Mass Spectrometry Reviews . 24 (2): 135–67. Bibcode :2005MSRv...24..135L. doi :10.1002/mas.20012. PMID  15389858.
  5. ^ Polfer NC, Oomens J (2007). "Productos de reacción en espectrometría de masas dilucidados con espectroscopia infrarroja". Química física Química Física . 9 (29): 3804–17. Bibcode :2007PCCP....9.3804P. doi :10.1039/b702993b. PMID  17637973. S2CID  23485300.
  6. ^ Fielicke, André (2023). "Investigación de la unión y activación de moléculas pequeñas mediante grupos de metales de transición en fase gaseosa mediante espectroscopia IR". Chemical Society Reviews . 52 (11): 3778–3841. doi : 10.1039/D2CS00104G . ISSN  0306-0012.
  7. ^ Gruene P, Rayner DM, Redlich B, van der Meer AF, Lyon JT, Meijer G, Fielicke A (2008). "Estructuras de cúmulos neutros de Au7, Au19 y Au20 en fase gaseosa". Science . 321 (5889): 674–6. Bibcode :2008Sci...321..674G. doi :10.1126/science.1161166. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-FC2A-A . PMID  18669858.
  8. ^ Martens J, van Outersterp RE, Vreeken RJ, Cuyckens F, Coene KL, Engelke UF, et al. (enero de 2020). "Espectroscopia de iones infrarrojos: nuevas oportunidades para la identificación de moléculas pequeñas en espectrometría de masas: una perspectiva tutorial". Analytica Chimica Acta . 1093 : 1–15. doi :10.1016/j.aca.2019.10.043. hdl : 2066/212342 . PMID  31735202.
  9. ^ Martens J, Berden G, van Outersterp RE, Kluijtmans LA, Engelke UF, van Karnebeek CD, et al. (junio de 2017). "Identificación molecular en metabolómica mediante espectroscopia de iones infrarrojos". Scientific Reports . 7 (1): 3363. doi :10.1038/s41598-017-03387-4. PMC 5469762 . PMID  28611404. 
  10. ^ van Geenen FA, Kranenburg RF, van Asten AC, Martens J, Oomens J, Berden G (febrero de 2021). "Espectroscopia de iones IR2MS3 de doble resonancia de dos colores y específica de isómeros utilizando un solo láser: aplicación en la identificación de nuevas sustancias psicoactivas". Química analítica . 93 (4): 2687–2693. doi :10.1021/acs.analchem.0c05042. PMC 7859929 . PMID  33470107.