IR/R2PI-Doppelresonanz-Spektroskopie von aromatischen Aminosäuren und deren Wasserclustern in der Gasphase

IR/R2PI-double resonance spectroscopy of aromatic amino acids and their water clusters in the gas phase

  • Ziel der vorliegenden Arbeit war die spektroskopische Untersuchung der aromatischen Aminosäuren L-Phenylalanin (Phe), L-Tyrosin (Tyr) und L-Tryptophan (Trp) in der Gasphase. Dabei sollte bei den in der isolierten Gasphase als neutral vorliegenden aromatische Aminosäuren, der Übergang zur Bildung von Zwitterionen mit fortschreitender Solvatisierung untersucht werden. Der Wechsel von einer neutralen Konformation der Aminosäuren hin zum Zwitterion sollte sich mit Hilfe der IR/R2PI-Schwingungsspektroskopie beobachten lassen.Die Untersuchung wurde an dem bereits gut erforschten Niedertemperatursystem Phenol/NH3 begonnen und durch die Hochtemperatursubstanzen der aromatischen Aminosäuren L-Phenylalanin, L-Tyrosin und L-Tryptophan sowie deren Wassercluster erweitert. Aminosäuren besitzen mehrfache Einfachbindungen, um welche sich die Methyl-, Carboxyl- und Aminogruppen relativ frei drehen können. Daraus resultieren in der Potenzialhyperfläche auch mehrere minima; dies bedeutet die Existenz von verschiedenen Konformeren selbst bei tiefen Temperaturen. Durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen (H-Bindung) werden die Konformer-Geometrien sehr stark beeinflusst, wobei diese wiederum die intermolekularen Geometrien beeinflussen. Durch die intramolekularen Kräfte sind nicht alle Konformeren zur Ausbildung intermolekularen H-Bindungen fähig, da diese schon durch die intramolekularen H-Bindungen abgesättigt sind. Solche Konformere, die bei den aromatischen Aminosäuren intramolekularen H-Bindungen, der Art COOH-NH2-pi ausbilden, werden als geschlossene Konformere bezeichnet. Bei den offenen Konformeren ist die Carboxylgruppe frei. Für die elektronische Anregung der Aminosäuren und ihren Aggregaten wurde hier die 1C-R2PI-Methode angewendet. Dabei wurden die Moleküle mit einem UV-Photon resonant angeregt und mit einem zweiten, „farbgleichen“ Photon ionisiert. Durch die Auftragung der Anregungswellenlänge gegen die Ionenintensität erhält man ein R2PI-Spektrum. Die charakteristischen Schwingungen der Moleküle wurden durch die IR/R2PI-Methode ermittelt. Bei Einstrahlung auf einer UV-Resonanz wird zunächst ein (konstantes) Ionensignal erhalten. Mit Hilfe eines IR-Laser wird vorher der elektronische schwingungslose Grundzustand depopuliert, dadurch wird immer dann eine Ionensignal-Abschwächung erhalten, wenn eine IR-Resonanz (Schwingungsbande) durchlaufen wird. Durch Auftragung der IR-Wellenzahl gegen die Ionenintensität erhält man IR/R2PI-Spektren. Die eingesetzte IR/R2PI-Spektroskopie erlaubt die Bestimmung der Geometrien von AAA und AAA-(H2O)1,2 Clustern über die Messung der Vibrationsspektren im OH- und NH-Bereich, die dann mit den theoretisch berechneten Spektren (DFT/ MP2) verglichen wurden.
  • Infrared ion-depletion spectroscopy, a double resonance method combining vibrational predissociation with resonant two-photon ionization (R2PI) spectroscopy, has been applied to study the aromatic amino acids (AAA) L-Phenylalanine (Phe), L-Tyrosine (Tyr), L-Tryptophan (Trp), and their clusters with water, AAA•(H2O)1,2, isolated in the gas phase. Amino acids are known in solution and in the condensed phase in the form of zwitterions (dipolar ions). The main aim of the present work is to produce and invesigate zwitterions employing step-by-step solvation of AAA by water molecules. We try to answer the following questions: How many water molecules are necessery to stabilize a zwitterion? What are the structures of the AAA•(H2O)n complexes, which complexes are stable? To this end, IR/R2PI depletion spectra of AAA•(H2O)1,2 clusters are compared with DFT/ MP2 calculations.

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Metadaten
Author:Fuat Altunsu
URN:urn:nbn:de:hebis:30-56304
Referee:Bernd Brutschy
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2008/07/04
Year of first Publication:2008
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2008/06/17
Release Date:2008/07/04
Tag:Aromatische Aminosäuren; Cluster; IR/R2PI; Molekularstrahl
IR/R2PI; aromatic amino acid; cluster; molecular beam
GND Keyword:Cluster; Molekularstrahl
HeBIS-PPN:201670232
Institutes:keine Angabe Fachbereich / keine Angabe Institut
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht