Gamma-ışınlarına maruz bırakılan 4-metilbenzilamin glioksim tek kristalinin EPR ve simülasyon tekniği ile incelenmesi

-I( nlar na Maruz B rak lan

4-Metilbenzilamin Glioksim Tek Kristalinin EPR ve

Simülasyon Tekni5i ile 6ncelenmesi

Ülkü AKPINAR, Hüseyin YÜKSEL, Bilge YILDIRIM*_{, Mehmet B6REY**}

Selçuk Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik, 42075 Selçuklu, KONYA *Selçuk Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya, 42075 Selçuklu, KONYA

** Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik, Tando5an, 06600 ANKARA ÖZET

( nlar na maruz b rak lan 4-Metil Benzilamin Glioksim (4-MBG) tek kristallerinin elektron paramanyetik rezonans , manyetik alanda kristalin farkl yönelimleri için gözlenmi( ve analiz edilmi(tir. 4-MBG tek kristalleri 100 K ve 400 K aras ndaki s cakl klarda incelenmi(tir. g-faktörünün ortalama de5eri ve a( r ince yap yar lmas n n de5erleri s ras ile g=1,999,

G

a

_N

=

14

,

a

_H(NH)

=

13

,

5

G

ve

a

_CH

7

,

5

G

2

=

olarak bulunmu(tur. Çiftlenmemi( elektronun N(NH) = 0,5 ve H(NH) =

0,5 ile s ras yla azot ve hidrojen üzerinde lokalize oldu5unu ölçümler göstermi(tir. Çiftlenmemi( elektron ile protonlar ve azotun g de5eri ve a( r ince yap etkile(me sabitleri EPR ve simülasyon tekni5i ile belirlenmi(tir.

Anahtar Kelimeler: EPR, Spektroskopik Yar lma Faktörü; g, A( r 6nce Yap Etkile(me Sabiti;

a

, Spin Yo5unlu5u; .

The Investigation of - Irradiated Single Crystal of

4-Methyl Benzylamine Glyoxime by EPR and

Simulation Technique

ABSTRACT

The electron paramagnetic resonance of irradiated single crystal of 4-Methyl Benzylamine Glyoxime(4-MBG) has been observed and analysed for different orientations of the crystals in a magnetic field. 4-MBG single crystal has been investigated at the temperatures between 100 and 400 K. The spectra were found to be temperature independent. Principal values of the g and the hyperfine splitting tensors and their direction cosines are given in the Table 1. The average values of g-factor and the hyperfine splittings were found to be g = 1,999,

a

_N

=

14

G

,

a

_H(NH)

=

13

,

5

G

and

a

_CH

7

,

5

G

2

=

respectively.

The measurements indicate that N(NH) = 0,5 and H(NH) = 0,5 of the unpaired electron are localized on nitrogen and hydrogen

respectively. The g-values and the hyperfine coupling constants of the unpaired electron with the protons and nitrogen were determined by EPR and simulation technique.

Keywords: EPR, Spectroscopic Splitting Factor; g, Hyperfine Coupling Constant;

a

, Spin Density; . 1. G R

Metilamin ve türevlerinden olu(an serbest radi-kaller üzerine EPR çal (malar uzun süredir devam et-mektedir. Kimyasal yap s nda N ve H atomlar bulun-du5u için radyasyona kar( a( r duyarl l k gösteren metilamin tuzu ve türevleri EPR çal (an ara(t rmac la-r n ilgisini çekmektedila-r. Metilamin ve tüla-revlela-ri biyolo-jik ve kimyasal öneme sahiptir. Çal (ma grubumuzun kimyasal olarak sentezlenen 4-metil benzilamin glioksim (MBG) maddesinin Elektron Paramanyetik Rezonans özelliklerini ara(t rmaya karar vermesinde bi-yolojik ve kimyasal olarak radyasyonun bu maddeler üzerine olan etkisinin önemli olmas n n ciddi pay var-d r. Bu çal (mavar-da kimyasal yap s ;

olan örne5in bozulma mekanizmas sonuç ve tart (ma bölümünde ayr ca verilecektir.

2. DENEYSEL YÖNTEM

4-metil benzilamin glioksim maddesi etanol çö-zeltisi kullan larak kristallendirilmi(tir. Elde edilen kü-çük beyaz tek kristaller 1,63 kGray enerjili 60Co kayna5 nda 7 gün süreyle ( nlanm (t r. I( nlamadan

(a) b)

Nekil 1. MBG tek kristalinin 9.761 GHz frekans ve 295 K s cakl 5 nda (a) H//x yönelimindeki spektrumu (b) Bu spektrum için yap lan simülasyon

önce beyaz olan tek kristaller ( nland ktan sonra mor renk almaktad r. I( nlanan tek kristaller aras ndan düz-gün yap l olan seçilmi( ve EPR spektrumlar al nm (-t r. Bu deney 100 K - 400 K s cakl k aral 5 nda 2mW mikrodalga gücünde olan Varian model E-109C ESR spektrometresi kullan larak yap lm (t r.

3. SONUÇ VE TARTI MA

( nlar na maruz b rak lan MBG tek kristalle-rinden elde edilen radikalin EPR spektrumlar 100 K - 400 K s cakl k aral 5 nda incelenmi(, spektrumlar n

EPR parametrelerinin s cakl kla de5i(medi5i tespit edilmi(tir. Tek kristallerin spektrumlar birbirine dik üç kristolografik xy, yz ve zx düzlemlerinde manyetik ala-n ala-n aala-na ekseala-n sistemi ile aras ala-ndaki aç 10’ar derece art r larak al nm (t r. Nekil 1 de H//x durumunda al nan bir spektrum ve bu spektrumda

R

CH

₂

N

&

H

radikalinden dolay iç içe girmi( pikler görülmektedir. Bu piklerin aç klamas EPR teorisini esas alarak yap ld 5 nda önce azota ba5l protondan dolay 1:1 (iddet oran na sahip bir yar lma oldu5u ve her bir çizginin azottan dolay 1:1:1 (iddetinde üçe yar ld 5 en sonunda da

CH

₂ protonlar ndan dolay tekrar 1:2:1:1:2:1:1:2:1 yar lmalar n n meydana geldi5i anla-( lmaktad r. Azotun aanla-( r ince yap etkileanla-(me sabiti anizotropik davran ( sergiledi5i için, spektrumlar iç içe girerek (iddet oranlar n n okunmas n veya anla( lma-s n zorla(t rm (t r. MBG nin bozulma mekanizmalma-s a(a5 daki gibidir.

H

N

CH

R

₂

&

radikaline ait spektroskopik

yar lma faktörü ile a( r ince yap etkile(me sabitleri Tablo 1 de verilmi(tir.

R

CH

₂

N

&

H

radikali için azota ba5l protonun yar lma sabiti yakla( k 13,5 G , azotun yar lmas yakla( k 14 G ve

a

_CH

7

,

5

G

2

=

bulunmu(tur. Lineer yap daki moleküllerde bu yar lma de5erleri geni( bir yelpazeye da5 lm ( olmas na ra5men literatürle k yaslad 5 m zda bu de5erlerin literatürle uyum içinde oldu5u görülmektedir (1-6).

Tablo1. MBG tek kristallerinde tespit edilen

R

CH

₂

N

&

H

radikaline ait EPR parametreleri

Hesaplanan de.erler Do.rultu Kosinüsleri

)

(

G

A

_N 1 , 14 9 , 8 5 , 16 9 , 16 = = = = av ZZ YY XX a a a a 858652872 , 0 501713733 , 0 104874096 , 0 360395817 , 0 736462951 , 0 572483341 , 0 364458640 , 0 453768280 , 0 813181559 , 0

)

(G

A

_H

5

,

13

6

,

11

7

,

13

1

,

15

=

=

=

=

av ZZ YY XX

a

a

a

a

163390007 , 0 417645239 , 0 893798725 , 0 986328186 , 0 088856732 , 0 138784690 , 0 021457268 , 0 904254906 , 0 426453573 , 0

)

(

2

G

A

_CH 5 , 7 1 , 3 7 , 6 8 , 12 = = = = av ZZ YY XX a a a a 535797199 , 0 039069088 , 0 843442332 , 0 827422469 , 0 174706421 , 0 533713147 , 0 168206477 , 0 983845147 , 0 061280570 , 0 g

998069894

,

1

g

998762292

,

1

g

000363117

,

2

g

yy XX

=

=

=

352654433 , 0 606028043 , 0 712997098 , 0 767578961 , 0 248462546 , 0 590837459 , 0 535217143 , 0 755643020 , 0 377552957 , 0

a) b)

c) d)

e) f)

Nekil 2. MBG tek kristallerine ait EPR spektrumlar ve bu spektrumlar n simülasyonlar , (a) y ekseni 300_{, (b) y ekseni 30}0

simülasyonu, (c) y ekseni 1500_{, (d) y ekseni 150}0_{simülasyonu, (e) y ekseni 100}0_{, (f) y ekseni 100}0_simülasyonu

Ayr ca radikale ait parametreler kullan larak simülasyon tekni5iyle

R

CH

₂

N

&

H

radikalinin teorik spektrumlar çizdirilmi(tir. De5i(ik aç larda simülas-yonu yap lan spektrumlar ile deneysel olarak elde edilen spektrumlar Nekil 2 de görülmektedir.

Ayr ca azot ve protonlar n üzerindeki spin yo5unluklar Mc-Connell e(itli5i

a

=

.

Q

kullan larak

bulunmu(tur (7). R CH2N&Hradikalindeki azota ba5l hidrojenin, azotun ve

CH

₂ nin

g

(

)

ve

A

(

)

e5rileri en küçük kareler yöntemi kullan larak çizdirilmi(tir. Bu e5riler Nekil 3 te verilmektedir. Spektroskopik yar lma sabiti g’nin de5eri DPPH standart örne5inin de5eri olan g=2,00036 ile k yaslanarak düzeltilmi(tir.

4. KAYNAKLAR

1. Birey, M., Akta(, H ve Zengin, D. M. (1994). Z.“ESR of Gamma Irradiation Damage Centers in Single Crystals of Thriethana Lamine Hydrochloride” Naturforsch., 49(a), 946-948.

2. Zengin, D.M., Birey, M., Akta(, H., Hancer, A. ve Murathan, A. M. (1996). “ESR of Gamma Irradiation Damage Centers in Single Crystals of Some Glutamic Acid Derivatives” Z. Naturforsch., 51(a), 895-897. 3. Cyr, N, ve Lin, W. C. (1969). “Electron Spin Resonance

of a Sigma-Electron Radical in X-Ray- Irradiated Malonomide” J Chem. Phys., 50, 3701.

4. Lau, P. W. ve Lin, W. C. (1969). “Electron Spin Resonance of Two Radicals Formed in X-Irradiated Cyanoocetylurea, Another Sigma-Electron Radical of the RCONH Type” J. Chem. Phys., 51, 5139.

5. W.M.Fox ve P.Smith, “Structure of Radicals Formed from Formamide, Hydroxyurea, and Malonamide” J.Chem. Phys., 48, 1868 (1968).

6. H.W. Shield, P.Hamrick, ve W. Redwine, “Electron Spin Resonance of X-Irradiated Single Crystals of Hydroxyurea” J.Chem.Phys., 46, 2510 (1967).

7. Mc Connell, H. M ve Chesnut, D. B. (1958). “Theory of Isotropic Hyperfine Interactions in –electron Radicals J. Chem. Phys., 28, 107.