Dissertation (Metadaten)
Titel:Spektroskopische Untersuchungen schwer flüchtiger Substanzen mittels REMPI-TOF-Massenspektrometrie
 
Autor:Zekeriya Altug
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-13919
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:540 Chemie
 
Datum der mdl. Prüfung:03.05.2005
 
Referent(in):Prof. Dr. J. Grotemeyer
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. H. Mäder
 
Beschreibung:Die REMPI-TOF-MS (Resonanzverstärkte Multi Photonen Flugzeit Massenspektrometrie) ist ein sehr gut geeignetes Instrument für spektroskopische Untersuchungen der Energien und Strukturen von Molekülen. Durch die zweidimensionale Nachweismöglichkeit (Masse und Anregungswellenlänge) ist es möglich, Moleküle gleicher Masse aber unterschiedlicher Struktur aus einem Gemisch heraus zu unterscheiden. Die Zwei-Farben-REMPI (2C2P-REMPI) erlaubt es zudem, Ionisationsenergien der untersuchten Moleküle, und deren Lebensdauern im angeregten Zustand zu bestimmen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Schwingungsspektren des S1 Zustandes von Chlorbenzol und den drei Isomeren von Dichlorbenzol (o-DCB, m-DCB und p-DCB) sowie die Konformeren Anordnungen der Aminosäuren Phenylalanin und Tryptophan untersucht. Dabei ist es gelungen, zum ersten mal Lebensdauern der elektronischen S1 Zustände der sechs bekannten Konformere von Tryptophan zu messen. Für die Messungen der schwer-flüchtigen DCB war es nötig, das Gerät mit einer Heizvorrichtung zu erweitern. Damit können thermisch stabile Substanzen gemessen werden. Die mit der REMPI-TOF-MS aufgenommenen Schwingungsspektren des S1-Zustandes erhalten aufgrund der Anregung aus dem S0-Zustand und der daraus resultierenden Schwingungskopplung mehr Schwingungesbanden, als IR- oder RAMAN-Spektren. Sie sind charakteristisch für das jeweilige Isomer, und können als Finger-Print für ein schnelles on line monitoring-Verfahren benutzt werden. Um die in fester Phase vorliegenden Aminosäuren in Gasphase zu bringen wurde die Laserdesorption mit einem IR-Laser (ND-YAG) und einem neu konzipierten rotierender Probenträger aus Graphit eingesetzt. Es gelang damit sehr gut aufgelöste Spektren der 0-0-Übergänge der Konformere von Phenylalanin und Tryptophan aufzunehmen. Mit einem zweiten Ionisationslaser konnten mit der Pump- und Probe-Technik zum ersten mal Lebensdauermessungen an Tryptophan durchgeführt werden. Die wesentlich höhere Lebensdauer des elektronischen Zustandes S1 von Tryptophan verglichen mit den Schwingungszuständen erlaubt eine eindeutige Aussage, ob eine Bande im Spektrum einem 0-0-Übergang eines Konformers oder einer Heißen Bande entspricht. Es können somit neue Konformere identifiziert werden, die bisher noch nicht bekannt sind. Die signifikanten Unterschiede in den Lebensdauern der S1-Zustände wurden mit Hilfe von ab-initio-Rechnungen verglichen. Dabei zeigte sich, dass die Konformere mit einer langen Lebensdauer im S1-Zustand durch Wasserstoff-brückenbindungen zwischen der Aminogruppe und dem aromatischen Ring stabilisiert werden und somit in ihren Schwingungsamplituden eingeschränkt sind. Entsprechend zeigen die zugehörigen Schwingungsspektren weniger intensive Schwingungsbanden, als die Konformere mit kürzerer Lebensdauer, was einen Zusammenhang zwischen der Lebensdauer des S1-Zustandes und dem Schwingungsverhalten des zugehörigen Konformers und seiner Stabilität zeigt.
 
Schlagworte:Chlorbenzole ; Resonanz-Ionisations-Massenspektrometrie ; Flugzeitmassenspektrometrie ; REMPI, TOF-MS, Laserdesorption, Massenspektrometrie, Lebensdauer, Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Aminosäure, Phenylalanin, Tryptophan
 
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