Investigation of biomolecules, complexes and radicals using matrix isolation spectroscopy  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
75877
Type K
Principal investigator Tarczay, György
Title in Hungarian Biomolekulák, komplexek és gyökök vizsgálata mátrixizolációs spektroszkópiával
Title in English Investigation of biomolecules, complexes and radicals using matrix isolation spectroscopy
Keywords in Hungarian biomolekulák, kiralitás, gyökök, légkör kémia, mátrix izolációs spektroszkópia
Keywords in English biomolecules, chirality, radicals, atmospheric chemistry, matrix isolation spectroscopy
Discipline
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)80 %
Ortelius classification: Physical chemistry
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)20 %
Ortelius classification: Organic chemistry
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Institute of Chemistry (Eötvös Loránd University)
Participants Magyarfalvi, Gábor
Vass, Elemér
Starting date 2009-01-01
Closing date 2013-08-31
Funding (in million HUF) 15.920
FTE (full time equivalent) 3.68
state closed project
Summary in Hungarian
Az utóbbi öt év alatt egy FKFP pályázat segítségével megterveztünk és felépítettünk egy mátrixizolációs berendezést, amely kis biomolekulák és ezek egyszerű komplexeinek vizsgálatára alkalmas. Egy másik, rövidesen lezáruló OTKA támogatás keretében a berendezéshez olyan mintabeeresztő-rendszereket fejlesztettünk ki, amelyek légkörkémiai szempontból érdekes gyökök előállítására alkalmasak. A jelen pályázat keretében tervezett kutatások mindkét területen továbblépést jelentenek. Műszerfejlesztésben is szeretnénk továbblépni, nevezetesen tervezzük az elektrospray-mátrixizolációs technika kifejlesztését, amely nagyobb biomolekulák vizsgálatára alkalmas, és így akár a gyógyszerkutatásban is hasznos szerepet tölthet be. A kísérleti vizsgálatokon és műszerfejlesztésen túlmenően kvantumkémiai programok fejlesztését is tervezzük, elsősorban a rezgési cirkuláris dikroizmus (VCD) spektrumok számítása területén.
Summary
During the last 5 years, as part of a FKFP-sponsored research project, we designed and built a matrix isolation setup capable of investigating small biomolecules and their simple complexes. Another form of support (OTKA), ending in the near future gave us the opportunity to build different inlet systems for the matrix isolation setup in order to prepare radicals of interest for atmospheric research. In the proposed research program we intend to continue and extend the work in both fields. Beyond these studies, we also intend to develop an electrospray-matrix isolation technique to make the investigation of large biomolecules feasible. This technique can be a useful tool even in pharmaceutical research. In addition, we also plan to improve quantum chemistry codes for the calculation of vibrational circular dichroism (VCD) spectra.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Aminosavak, beta-peptidek, nukleobázisok térszerkezetét vizsgáltuk mátrixizolációs IR, VCD és UV spektroszkópiával. NIR-lézer-besugárzással kiváltott és H-atom alagutazásával történő konformációs átalakulásokat figyeltünk meg. Számos reaktív molekulát állítottunk elő, köztük 11 korábban ismeretlen és 7 korábban bizonytalanul azonosított vagy kevésbé karakterizált, reaktív kovalens pszeudohalogén-vegyületet állítottunk elő alacsony hőmérsékletű inert mátrixokban. Fejlesztettük a VCD spektrumok számítását. Egy új, a robusztusságot jellemző, mértékinvariáns és az eddigi módszereknél elméletileg helyesebb mennyiséget vezettünk be. Gázfázisú és Ar-mátrixban történő IR spektroszkópiai vizsgálatokhoz SQM skálafaktorokat optimáltunk négyféle funkcionálhoz és kétféle bázishoz.
Results in English
The structure of some amino acids, beta-peptides, nucleobases were studied by matrix-isolation IR, VCD an UV spectroscopy. H-atom tunneling and conformational changes induced by NIR laser irradiation were investigated. Several reactive species, including 11 formerly unknown and 7 ambiguously identified pseudohalogene compounds were generated in low-temperature matrices. Quantum chemical computation of VCD and IR spectra were developed. A new, gauge independent measure of robustness was introduced. New SQM scaling factors were fitted for four different functionals and two basis sets both for gas-phase and Ar-matrix IR spectra.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=75877
Decision
Yes





 

List of publications

  
G. Tarczay, P. G. Szalay, J. Gauss: First Principles Calculation of Electron Spin-Rotation Tensors, J. Phys. Chem. A, 114, 9246, 2010
S. Góbi, G. Magyarfalvi, E. Vass, Z. Majer, M. Hollósi, G. Tarczay: Is β-homo-proline a pseudo-γ-turn forming element of β-peptides? An IR and VCD spectroscopic study on Ac-β-HPro-NHMe in cryogenic matrices and solutions, Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 13603, 2010
T. Pasinszki, G. Bazsó, M. Krebsz, G. Tarczay: A Matrix Isolation and Computational Study of the [C, N, F, S] Isomers, Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 9458, 2009
M. Krebsz, B. Hajgató, G. Bazsó, G. Tarczay, T. Pasinszki: Structure, stability, and generation of CH3CNS, Australian J. Chem. 63, 1686, 2010
G. Bazsó, G. Tarczay, G. Fogarasi, P. G. Szalay: Tautomers of cytosine and their excited electronic states: a matrix isolation spectroscopic and quantum chemical study, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 6799, 2011
Z. Szekrényes, K. Kamarás, G. Tarczay, A. Llanes-Pallás, T. Marangoni, M. Prato, D. Bonifazi, J. Björk, F. Hanke, and M. Persson: Melting of Hydrogen Bonds in Uracil Derivatives Probed by Infrared Spectroscopy and ab Initio Molecular Dynamics, J. Phys. Chem. B 116, 4626, 2012
G. Magyarfalvi, G. Tarczay, E. Vass: Vibrational Circular Dichroism, Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science, 1, 403, 2011
S. Góbi, G. Magyarfalvi: Reliability of computed signs and intensities for vibrational circular dichroism spectra, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 16130, 2011
C. Fábri, T. Szidarovszky, G. Magyarfalvi, G. Tarczay: Gas-Phase and Ar-Matrix SQM Scaling Factors for Various DFT Functionals with Basis Sets Including Polarization and Diffuse Functions, J. Phys. Chem. A 115, 4640, 2011
S. Góbi, E. Vass, G. Magyarfalvi, G. Tarczay: Effects of strong and weak hydrogen bond formation on VCD spectra: a case study of 2-chloropropionic acid, Phys. Chem.Chem. Phys. 13, 13972, 2011
M. Krebsz, G. Májusi, B. Pacsai, G. Tarczay, T. Pasinszki: Generation and Spectroscopic Identification of Selenofulminic acid and Its Methyl and Cyano Derivatives (XCNSe, X= H, CH3, NC), Chem. Eur. J., 18, 2646, 2012
G. Bazsó, G. Magyarfalvi, G. Tarczay: Near-Infrared Laser Induced Conformational Change and UV Laser Photolysis of Glycine in Low-Temperature Matrices: Observation of a Short-Lived Conformer, J. Mol. Struct. (Light-Induced Processes in Cryogenic Matrices Special Issue), 1025, 33, 2012
G. Bazsó, S. Góbi, G. Tarczay: Near-Infrared Radiation Induced Conformational Change and Hydrogen Atom Tunneling of 2-Chloropropionic Acid in Low-Temperature Ar Matrix, J. Phys. Chem. A 116, 4823, 2012
T. Vörös, G. Bazsó, G. Tarczay, T. Pasinszki: Matrix-Isolation Spectroscopic and Computational Study of [2C, 2N, 2S] Isomers, J. Mol. Struct. (Light-Induced Processes in Cryogenic Matrices Special Issue) 1025, 117, 2012
G. Bazsó, G. Magyarfalvi, G. Tarczay: Tunneling Lifetime of the ttc/VIp Conformer of Glycine in Low-Temperature Matrices, J. Phys. Chem. A 116, 10539, 2012
M. Krebsz, G. Bazsó, B. Pacsai, G. Májusi, G. Tarczay, T. Pasinszki: Nitril-szulfidok és nitril-szelenidek előállítása és spektroszkópiai jellemzése mátrixizolációs technikával, Magyar Kémiai Folyóirat, 118, 72, 2012
G. Bazsó, S. Góbi, G. Magyarfalvi, G. Zügner, A. Demeter, T. Turányi, S. Dóbé, G. Tarczay: Az ELTE TTK Lézerlaboratóriuma: Első eredmények és kutatási perspektívák, Magyar Kémiai Folyóirat, 118, 65, 2012
M. Krebsz, G. Tarczay, T. Pasinszki: Generation and Spectroscopic Identification of ClCNS, ClNCS, and NCCNS, Chem. Eur. J., in press, 2014
G. Bazsó, E. Najbauer, G. Magyarfalvi, G. Tarczay: Near-Infrared Laser Induced Conformational Change of Alanine in Low-Temperature Matrices and the Tunneling Lifetime of its Conformer VI, J. Phys. Chem. A, 117, 952, 2013
T. Vörös, G. Bazsó, G. Tarczay: Matrix Isolation and Computational Study of the [H, C, N, Se] Isomers, J. PHys. Chem. A, 2013
G. Pohl, E. G. Morral, R. M. Mingarro, A. Perczel, G. Tarczay: Foldamers of β-Peptides: conformational preference of oligopeptides formed by the rigid 2-aminocyclobutane-1-carboxylic acid building block., Amino Acids 45, 957, 2013
T. Pasinszki, M. Krebsz, G. Tarczay, C. Wentrup: Photolysis of Dimethylcarbamoyl Azide in Argon Matrix: Spectroscopic Identification of Dimethylamino Isocyanate and 1,1-Dimethyldiazene, J. Org. Chem., under review, 2014
L. A. Mück, Á. L. Farkas, M. Krebsz, T. Pasinszki, G. Tarczay, P. G. Szalay: Unraveling the photoisomerization mechanism of FCNS ⇆ FC(NS), Phys. Chem. Chem. Phys., under review, 2014
G. Tarczay, E. Vass, S. Góbi, G. Magyarfalvi: Rezgési optikai aktivitás – Abszolút konfiguráció és konformáció meghatározása, Magyar Kémiai Folyóirat 119, 53, 2013



Back »