Научный руководитель: Мазунов Виктор Александрович, доктор физ.-мат. наук

Аминокислоты, являясь структурными звеньями белковых молекул, играют важную роль в процессах жизнедеятельности организмов, что объясняет большой интерес к их изучению. В настоящей работе методом масс-спектрометрии резонансного захвата электронов (МС РЗЭ) были исследованы две простейшие аминокислоты: глицин (NH₂CH₂COOH) и аланин (NH₂CH(Me)COOH). Полученные результаты, с одной стороны, носят фундаментальный характер и могут дополнить методы фотоэлектронной спектроскопии (ФЭС) и спектроскопии поглощения ультрафиолетовой (УФ) и видимой области, с другой - могут найти приложение в биологии, при рассмотрении образования и диссоциации отрицательных ионов в живых организмах.

Масс-спектры исследуемых соединений получены на отечественном масс-спектрометре МИ-1201, модернизированном для работы с отрицательными ионами. Эксперимент проводился при следующих условиях: ток электронов ~ 1 мкА, ширина распределения электронов на полувысоте ~ 0.3 эВ, калибровка шкалы энергии электронов осуществлялась по максимуму пиков ионов SF₆^- из SF₆.

На полученных спектрах глицина и аланина (см. рис. 1 и 2), наблюдается ряд аналогий. Во-первых, самым интенсивным, как в глицине, так и в аланине является пик ионов (М-Н)^- в резонансном состоянии с энергией около 1.3 эВ. Следует заметить, что этот ион характерен и для некоторых карбоновых кислот. Во-вторых, как видно из рисунка, ОН^-, образующийся в глицине при 3.1 эВ и 5.6 эВ, в аланине наблюдается почти при тех же энергиях 3.2 эВ и 5.5 эВ, этот факт может указывать на одинаковый механизм захвата электрона в обоих резонансных состояниях. Этот же вывод можно распространить и на ион СООН^-, так же наблюдающийся в спектрах обоих аминокислот. Интересным представляется ион с m/z=15, присутствующий в обоих соединениях: его можно интерпретировать как ион NH^- или CH₃^-, но образование последнего маловероятно, так как он имеет малое электронное сродство. Среди прочих, в каждом из исследованных веществ есть ионы достаточно интенсивно образующиеся только в нем самом. Так, при диссоциации молекулярного иона аланина образуется CN^-, а также ионы с m/z=42 и 40, NC₂H₄ и NC₂H₂, имеющие несколько возможных изомерных структур. В глицине к таким ионам относятся: СO₂^-, (M-NH₂)^-, (M-OH)^-, NH₂^- и H^-, которые в аланине, если и образуются, имеют очень малое сечение захвата.

При рассмотрении полученных спектров можно выделить три резонансные области энергии: 1-4 эВ, 4-7 эВ и 7-11 эВ. Из сопоставления полученных данных со спектрами поглощения УФ, первую серию резонансов можно отнести к резонансам формы, когда происходит захват электрона на одну из вакантных молекулярных орбиталей (МО). Ее тип может быть установлен из принципа сохранения орбитальной симметрии М^- и продуктов распада. Определение механизма образования резонансных состояний на границе первой и второй области затруднительно. С одной стороны, это могут быть те же резонансы формы с захватом на более высоко лежащие МО, с другой - электронно-возбужденные резонансы Фешбаха, в которых отрицательный молекулярный ион (ОМИ) находится в низшем триплетном состоянии. Более высокоэнергетичные резонансы второй серии образуются по механизму электронно-возбужденных резонансов Фешбаха, часть из них коррелирует с полосами УФ спектров поглощения, что помогает установить электронное состояние ОМИ. Резонансные состояния в интервале энергий 7-11 эВ могут быть резонансами формы возбужденного состояния или резонансами Фешбаха. Достоверная интерпретация этих резонансов устанавливается на основе корреляции полученных спектров РЗЭ с данными из ФЭС и спектроскопии поглощения в видимой и УФ области.