Магнитный эффект в реакции рекомбинации оксида азота и супероксид аниона тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

4852126

КАРОГОДИНА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

МАГНИТНЫЙ ЭФФЕКТ В РЕАКЦИИ РЕКОМБИНАЦИИ ОКСИДА АЗОТА И СУПЕРОКСИД АНИОНА

01.04.17 - химическая физика, горение и взрыв, физика экстремального состояния вещества

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

1 8 А В Г 2011

Новосибирск - 2011

4852126

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН

Научные руководители:

кандидат физико-математических наук Стась Дмитрий Владимирович

профессор Ульрих Штайиер

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

Центалович Юрий Павлович

доктор химических наук Володин Александр Михайлович

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. H.H. Семенова РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится «14» сентября 2011 г. в 15°° часов на заседании диссертационного совета Д 003.014.01 в Учреждении Российской академии наук Институте химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН по адресу: 630090, Новосибирск 90, ул. Институтская 3, ИХКГ СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН

Автореферат разослан «29» июля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время методы спиновой химии успешно применяются для изучения модельных биохимических систем. Несмотря на то, что измеряемые методами спиновой химии магнитные эффекты, как правило, невелики, их наличие может помочь в решении таких вопросов, как установление механизма химического процесса, определение физических свойств и строения участвующих радикалов.

Среди интересных объектов для изучения методами спиновой химии -малые линейные радикалы, такие как N0, ОН и Ог". Данные частицы вовлечены во многие биохимические процессы. К примеру, N0 вызывает расслабление гладких мышц, является важным нейромедиатором, участвующим в межклеточной сигнализации центральной и периферической нервной системы; 02" и ОН- в свою очередь играют огромную роль в окислительном стрессе. Другой важной особенностью, отличающей данные частицы, является наличие нескомпенсированного орбитального момента, «уложенного» вдоль оси молекулы, приводящего к наличию спин-орбитальной связи. В жидких средах данное свойство приводит к быстрым процессам спиновой релаксации, что мешает наблюдению за частицами такими стандартными для радикалов методами как ЭПР.

На сегодняшний день именно методы спиновой химии видятся одной из немногих возможностей прямой регистрации данных малых биохимически важных линейных радикалов в жидких средах, а создание удобных модельных систем для их изучения методами спиновой химии - одной из первых задач, встающих перед экспериментатором на этом пути. Химическое соединение 3-морфолиносиднонимин (8Ш-1), применяемое в биохимии в качестве донора оксида азота N0 и 02", является многообещающим объектом для изучения магнитных эффектов в паре малых линейных ради* калов N0/0;". V \

Основные цели работы:

1. Создать модельную систему для наблюдения и изучения магнитных эффектов в паре играющих важную биологическую роль малых радикалов N0 и 02

2. Изучить зависимость наблюдаемого в системе N0 и 02" магнитного эффекта от напряженности магнитного поля, температуры и концентрации реагентов.

3. Предложить модель для описания наблюдаемого магнитного эффекта.

Научная новнзна работы. Впервые создана модельная система для наблюдения и изучения магнитных эффектов в паре радикалов N0 и 02", представляющая собой 8Ш-1, который в водном растворе генерирует пару радикалов, и БЖ-Ш - селективный детектор на продукт рекомбинации -пероксинитрит. Предложена методика наблюдения магнитных эффектов и определены оптимальные условия проведения эксперимента.

Впервые установлено, что выход родамина-123 в изучаемой системе зависит от напряженности приложенного магнитного поля, и в магнитном поле 18 Тл составляет 5,5%. Предложена модель, объясняющая наблюдаемый экспериментально магнитный эффект. Теоретически и экспериментально изучено влияние температуры и состава смеси на наблюдаемый магнитный эффект.

Полученные экспериментальные результаты были впервые применены для оценки возможности реализации магнитных эффектов в биохимических системах, содержащих радикалы N0 и 02 \

Научная и практическая значимость работы состоит в разработке метода для изучения магнитных эффектов в реакции рекомбинации N0 и 02~, включающего удобную химическую систему и метод детектирования магнитных эффектов. Работа включает оценку спин-химических характе-

ристик N0 и О2 \ которые могут быть реализованы в жидких средах. Экспериментально обнаруженный магнитный эффект охарактеризован и объяснен в рамках Ag-Mexammia, что может дать толчок к описанию процесса рекомбинации в паре с участием быстрорелаксирующего радикала. По результатам работы оценены необходимые, а также благоприятные условия для наблюдения магнитных эффектов в биохимических системах, содержащих радикалы N0 и 02

Личный вклад соискателя. Все приведенные в работе результаты получены либо самим автором, либо при его непосредственном участии.

Апробация работы. Изложенные в диссертационной работе результаты докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях: XLIV и XLV Международные научные студенческие конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, Россия, 2006-2007 г.); 5th - 6th Asia-Pacific EPR/ESR Symposium (APES 2006, Новосибирск, Россия, 24-27 августа 2006 г.; APES 2008, Кэрнс, Австралия, 13-18 июля 2008 г.); Sendai-Berlin-Novosibirsk Seminar on Advanced EPR (SBN 2006, Новосибирск, Россия, 28-31 августа 2006); XVIII симпозиум «Современная химическая физика», (Туапсе, Россия, 22 сентября - 3 октября 2006 г); XI научная школа-конференция по органической химии (Москва, Россия, 11-15 декабря 2006 г.); VII Voevodsky Conference "Physics and Chemistry of Elementaiy Processes" (Черноголовка, Россия, 2528 июня 2007 г.); International Conference on Magneto-Science (ICMS 2007, Хиросима, Япония, 11-15 ноября 2007 г.); 1st International Conference RAHMS: Recent Advances in Health and Medical Sciences (Пафос, Кипр, 712 марта 2008 г.); 18th - 19th International Conference On Chelation (ICOC) for the Treatment of Thalassaemia, Cancer and other Diseases related to Metal and Free Radical Imbalance and Toxicity (ICOC 18, Афины, Греция, 13-16 декабря 2008; ICOC 19, Лондон, Великобритания, 13-16 ноября 2009 г.); Interna-

tional Russian-Austrian seminar on Exploiting spin coherence of radical pairs for detection of elusive radical species (Новосибирск, Россия, 1-3 Сентября

2009 г.); 10th International Summer School on Biophysics "Supramolecular Structure and Function" (Ровинь, Хорватия, 19 сентября - 1 октября 2009 г.); Всероссийская молодежная научная школа «Магнитный резонанс в химической и биологической физике» (Новосибирск, Россия, 6-10 сентября

2010 г.); The 12th International Symposium on Spin and Magnetic Field Effects in Chemistry and Related Phenomena (SCM 2011, Нордвейк, Нидерланды, 15-20 мая 2011 г.)

Публикации. Материалы диссертации представлены в 4 статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах из списка ВАК, и 18 тезисах докладов на всероссийских и международных конференциях.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 109 страницах, содержит 27 рисунков, 5 таблиц и 31 таблицы приложения. Список цитируемой литературы включает 89 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы.

Первая глава представляет собой литературный обзор. В первой части главы приведены основные типы наблюдаемых эффектов, связанных с синглет-триплетными переходами в радикальных парах, такие как химическая поляризация ядерных и электронных спинов, влияние магнитного поля на кинетику радикальных реакций, магнитный изотопный эффект. Описываются основные механизмы влияния магнитного поля на химические реакции: Ag-, СГВ- и релаксационный механизмы. Отдельный раздел посвящен наблюдению магнитных эффектов в химических системах со

спин-орбитальной связью на основе комплексов рутения. Показано, что, несмотря на наличие орбитального момента и, как следствие, спин-орбитальной связи как в комплексах Ru3+, так и радикалах N0 и 02 \ механизмы спиновой релаксации могут существенно различаться в силу особенностей данных частиц. Во второй части литературного обзора приведены основные сведения о 3-морфолиносиднонимине (SIN-1), используемом в качестве источника радикальной пары N0/02", а также о продукте их рекомбинации - пероксинитрите (0N00), отмечены особенности работы с SIN-1. Глава заканчивается выводами из литературного обзора. В выводах подчеркнуто, что методы спиновой химии перспективны для изучения процессов с участием малых неорганических радикалов, таких как N0, ОН и 02в силу невозможности их прямой регистрации в жидких средах маг-ниторезонансными методами. Отмечено, что в данной работе создана первая модельная система для изучения магнитных эффектов в паре N0/02

Во второй главе диссертации описаны методы определения 0N00", перечислены используемые в работе химические вещества, приведена методика приготовления образцов для регистрации магнитного эффекта и для контрольных измерений. Описана методика проведения экспериментов в магнитном поле и последующей обработки полученных данных.

Третья глава разбита на два раздела. Первый раздел посвящен исследованию выбранной химической системы и начинается со спектрофото-метрического исследования кинетики распада SIN-1 в водном растворе.

SIN-1—^SINl-A—^SIN-1C (1)

Получены зависимости оптических плотностей от времени на разных длинах волн. В результате глобального регрессионного анализа экспериментальных данных на основе известной кинетической схемы распада SIN-1 (1) для выбранных шести длин волн получены константы скорости ki = 0,008 мин1 и к2 = 0,018 мин"1.

Так как радикалы N0 и 02", образующиеся в процессе разложения 8Ш-1, рекомбинируют с диффузионно контролируемой константой скорости, можно считать, что образование пероксинитрита (ЖОО* происходит синхронно с образованием конечного продукта распада 8Ш-1. Анализ более полной схемы распада 8Ш-1 (Схема 1), показывает, что вероятность геми-нальной рекомбинации радикалов N0 и 02" невелика.

Схема 1. Образования радикальной пары К0/02 ' при разложении в водном растворе.

Далее рассмотрены два известных метода определения (ЖОО*. Первый метод основан на реакции ОИОО" с 1-гидрокси-3-карбокси-2,2,5,5-тетраметилпирролидином (СрН), приводящей к образованию стабильного нитроксильного радикала Ср\ Второй метод основан на реакции ОЖЮ" с дигидрородамином-123 (1>Ш1-123). ОЫОО' окисляет БН11-123 до родами-на-123 (ИН-123), имеющего характерную полосу поглощения на 500 им. По результатам предварительных экспериментов для регистрации образования ОШО" в процессе разложения 5Ш-1 был выбран ОНИ.-123.

В рамках простой кинетической схемы (2а-в) определили зависимость выхода 11Н-123 от исходных концентраций 8Ш-1 и БН11-123.

ОШО"—> гибель (2а-в)

ОШО" + Ш + (1 - а2)БШ

где а; и а2 - эффективности образования 0>Ю0" из 8Ш-1 и ЫН-123 из ОЖЮ" и ОНИ-123, соответственно. Решением системы соответствующих дифференциальных уравнений получили:

В эксперименте измеряли выход ЯН-123 при варьировании концентраций и ОНИ-123. Методом глобального регрессионного анализа всего массива данных получили следующие значение для комбинаций параметров: а\а2 = 0,7 и к^/к4 = 40 мкМ. Приняв к3 равным 0,32 с'1, получили кА = 0,81х104М"1с"1 , что хорошо согласуется со значением константы скорости, приведенной в литературе.

Так как магнитные эффекты, как правило, малы, была определена воспроизводимость результата измерения оптической плотности. Для этого для одного и того же раствора 11Н-123 была снята серия оптических спектров при многократном повторении процедуры подготовки образца к измерению, включающей в себя: промывку 1 мм кюветы водой, затем ацетоном (ОСЧ), отдув ацетона потоком воздуха (пропущенного через фильтр) или азота, установку кюветы в пазы спектрометра. Многократные измерения показали, что воспроизводимости получаемых результатов сравнима с приборной погрешностью измерения (±0,001 ед. оптической плотности).

Во втором разделе приведены результаты экспериментов в магнитных полях, контрольных измерений, а также их анализ. Раздел начинается с характеристики электронных состояний радикалов N0 и Ог". В молекулах N0 и О2" поле эдер обладает аксиальной симметрией относительно оси, проходящей через два ядра, поэтому в них сохраняется проекция орбитального момента на ось молекулы, так что полный орбитальный момент электронов в среднем уложен вдоль оси молекулы. Из-за наличия ненулевого орбитального момента становится значимым взаимодействие спин -орбитальный момент. В растворах, в результате электростатического взаимодействия со средой, аксиальная симметрия поля относительно молекулярной оси может нарушаться, что может привести к снятию вырож-

дения несущих несиаренный электрон 271,;*- и 2пу'- орбиталей и частичному гашению орбитального момента. В этом случае компоненты ^-тензора для основного состояния двухатомных радикалов имеют вид:

я =Е -2 , Х (4)

8хх=8уу=8'7т (5)

где gc - ^-фактор свободного электрона, X - константа спин-орбитальной связи, равная 120 и -160 см"1 для N0 и 02", соответственно, А - параметр расщепления в поле лигандов. Наличие ненулевой спин-орбитальной связи может приводить к анизотропии ^-тензора, для жидких сред вызывающей быстрые процессы спиновой релаксации, которые играют важную роль в процессе спин-селективной рекомбинации радикалов. В жидких средах ни для N0, ни для 02" спектры ЭПР напрямую зарегистрированы не были, что действительно говорит о быстрой релаксации радикалов. Релаксация партнера радикальной пары может приводить к изменению спинового состояния пары и влиять на наблюдаемый магнитный эффект.

В следующем подразделе рассмотрены два возможных механизма спиновой релаксации для радикалов N0 и 02" - так называемые спин-вращательный механизм и механизм анизотропии §-тензора. Оценены скорости релаксации по данным механизмам для радикалов N0 и 02' (Рис. 1). В качестве оценки времени вращательной корреляции тс для радикалов использовали литературные значения тс для близких по строению частиц. Помимо кривых (1/Г]_2Хн, (1/Г,)81а, и (1 на Рис. 1 также представлена полевая зависимость скорости Б-То-смешивания по Ag-мexaнизмy, при расчете которой принято, что второй партнер пары имеет изотропный g-тeнзop, и спин-орбитальной связью у данного радикала можно пренебречь.

Рис. 1 Сравнение полевой зависимости констант скорости спин-вращательной релаксации кБп (1/Т1=1Л'2), релаксации по механизму анизотропии ¿-тензора ^ (1/Ть 1/Т2) и ларморов-ской частоты Дсо в-То смешивания по Д§-механизму. xc(NO)=l,4 пс, тс(02'")=2,5 пс, = ^> -£е, <г> = (ё-х+ёцУЗ, Дш= Дг (1цВ0/К х = Ш..

Выражения (4-5) зависят лишь от одного параметра х = Х/Д. Однако неизвестно, какие значения параметра х будут реализовываться в жидких средах при комнатной температуре. Поэтому рассмотрены два характерных значения: х=±0,1, что хорошо согласуется с данными, полученными для N0 и 02 " в работах по ЭПР в замороженных матрицах, где отрицательный знак относится к х для 02", и х=± 1, для случая, когда сольватная оболочка подвижна, менее упорядочена, и Д, вероятно, принимает существенно меньшие значения, чем в замороженных матрицах. Отмечено, что поле лигандов, а значит и параметр Д, для ион-радикала 02" будет значительно больше, чем для нейтрального радикала N0.

Таким образом, возможные магнитные эффекты зависят от реализующегося в жидкости конкретного механизма релаксации, а также от степени вымораживания орбитального момента в результате взаимодействия со

средой. Показано, что хотя от выбора величины Д для 02~ зависит эффективность релаксационных процессов в радикале, величина <#> для 02" практически не зависит от выбора А и близка к Для N0 в жидкости будет реализовываться случай, близкий к х = 1, а величина <£> в этом случае существенно отлична от ge. Таким образом, для радикальной пары N0/02" следует ожидать эффективного Б-То-смешивания по Дg-мexaнйзмy и магнитные эффекты в относительно высоких магнитных полях.

Следующий раздел третьей главы посвящен экспериментам в магнитных полях 4.7, 7, 10, 14, 18 Тл. В каждом магнитном поле проводилась серия экспериментов для получения статистически достоверного результата. Из общей инкубационной смеси, содержащей 8Ш-1 (50 мкМ) и ОНЯ-123 (50 мкМ), брались аликвоты по 400 мкл и готовились 10-12 идентичных образцов. Образцы делились на две равные группы (по 5-6 образцов каждая), одна из которых помещалась в максимум магнитного поля, другая размещалась над магнитом. По окончанию реакции (-24 часов) снимались оптические спектры всех образцов. Для каждой группы образцов рассчитывались средние значения оптических плотностей в максимуме поглощения 1Ш-123. Магнитный эффект вычислялся как относительная разность средних оптических плотностей в максимуме поглощения (500 нм) для серий образцов в магнитном поле и контрольных образцов:

срЛ^ (6)

Ос

На Рис. 2 представлены полосы поглощения образцов для типичного единичного эксперимента в поле 18 Тл. Усредненные полосы поглощения для каждой серии образцов достоверно отличаются (Рис. 2 б). Сводка всех рассчитанных магнитных эффектов, полученных в магнитных полях 4,718 Тл приведена в Таблице 1.

Длина волны, нм Д™"3 в0-""131. нм

Рис. 2 Результаты типичного эксперимента в магнитном поле 18 Тл. а) - Серия полос поглощения образцов в магнитном поле и контрольных образцов, б) - усредненные полосы поглощения образцов в магнитном поле и контрольных образцов. В данном эксперименте значение магнитного эффекта составило 5,3%.

4,7 Тл 7 Тл 10 Тл 14 Тл 18 Тл

1. (1,09±1,83)% (1,95±1,83)% (3,07±1,46)% (4,68±0,99)% (4,22±1,57)%

2. (1,64±0,59)% (3,33±1,29)% (3,28±2,32)% (4,57±1,21)% (8,53±3,78)%

3. (2,14±1,99)% (2,67±1,51)% (3,78±0,8б)% (4,76±0,92)%

4. (2,36±1,90)% (6,64±3,56)%

5. (1,42±2,21)% (5,29±1,43)%

б. (1,73±1,34)% (4,91±1,94)%

7. (2,44±1,02)% (4,34±1,37)°/о

8. (1,01±1,06)%

Таблица 1. Рассчитанные величины магнитных эффектов для экспериментов в полях 4.7,

7, 10, 14 и 18 Тл.

На рисунке 3 приведены результаты 8 экспериментов в минимальном (4,7 Тл) магнитном поле и результаты 7 экспериментов в максимальном (18 Тл) магнитном поле, использованном в работе. В результате усреднения полученных в одном и том же поле магнитных эффектов построена зависимость наблюдаемого магнитного эффекта от приложенного магнитного поля (Рис. 4).

Величина магнитного эффекта на выходе продукта рекомбинации зависит от эффективности побочных каналов гибели радикалов N0 и 02" - чем они более эффективны, тем выше ожидаемый магнитный эффект.

18 Тл

4,7 Тл

Рис. 3. Результаты двух серий экспериментов в полях 4,7 и 18 Тл. Приведены рассчитанные магнитные эффекты для единичного эксперимента с соответствующим стандартным отклонением. Звездочкой помечен столбец для эксперимента в поле 18 Тл, результаты которого представлены на Рис. 2

Для изменения эффективности гибели радикалов варьировали исходную концентрацию БИЧ-!, тем самым изменяя стационарную концентрацию радикалов N0 и 02". Провели серию

-8-■е-

эксиериментов по определению магнитного эффекта в поле 18Тл при уменьшенной в пять раз концентрации 8Ш-1 (10 мкМ). Результаты экспериментов представлены на Рис. 5 (б). Средний магнитный эффект по четырем независимым экспериментам составил ср=(7,0±1,3)%, что примерно в 1,3 раза больше значения магнитного эффекта при стандартных условиях

эксперимента (5,5±1,6)%.

Полученные результаты показали, что наблюдаемый магнитный эффект в данных условиях действительно увеличивается по сравнению со стандартными условиями эксперимента (С(8Ш-1)=50 мкМ). Наблюдаемый эффект вызван более эффективной гибелью радикалов по побочным каналам и как следствие, более выраженному наблюдаемому магнитному эффекту.

2-

0 5 10 15 20

Магнитное поле, Тл Рис. 4 Зависимость наблюдаемого магнитного эффекта (%) на выходе 1Ш-123 от приложенного магнитного поля. Состав смеси [8Ш-1] = 50 мкМ, [ОНИ] = 50 мкМ, рН 7,6. Пары чисел (п\т) над каждой точкой означает количество экспериментов т в данной экспериментальной серии, и количество пар образцов п в каждом единичном эксперименте данной серии.

Рис. 5 Результаты двух серий экспериментов в магнитных полях 18 Тл для смесей состава (а) (50 мкМ), ОНИ-123

(50 мкМ), ср =5,5%; (б) 81Ы-1 (10 мкМ), ВНЯ-123(50мкМ), ~ф =7,0%.

Поскольку в жидкости приводящая к потере спиновой корреляции в паре N0/02" релаксация связана с ориентационной подвижностью молекулы, можно ожидать снижения наблюдаемого магнитного эффекта при повышении температуры вследствие уменьшения эффективности 8-Т-переходов по от-

ношению к временам релаксации. Для выявления чувствительности наблюдаемого магнитного эффекта к температуре приготовили инкубационную смесь состава БШ-] (50 мкМ), БЕШ-Ш (50 мкМ) и провели серию экспериментов в магнитном поле 18 Тл при повышенной температуре 40 °С. Результаты этих экспериментов представлены на Рис. 6 в сравнении

с результатами, полученными

12

% Ю 'в' •в- 8

о

з 6-1

нЭ

я

& 4

А

Рис. 6 Результаты экспериментов в магнитном поле 18 Тл, инкубационная смесь состава 8Ш-1 (50 мкМ), ОШЫ23 (50 мкМ) а) комнатная температура, средний магнитный эффект (5,5±1,6)% б) температура инкубации Т=40 °С, средний магнитный эффект (3,1±0,7)%

при комнатной температуре. Средний магнитный эффект по двум независимым экспериментам составил ф=(3,1±0,7)%, что примерно в 1,8 раза меньше значения магнитного эффекта при стандартных условиях эксперимента (5,5±1,6)%. По проведенным оценкам, с ростом температуры от 20 °С до 40 °С время

вращательной корреляции уменьшается в 1,6 раз. Таким образом, направление и масштаб эффекта согласуются с ожидаемыми.

Третья глава завершается описанием ряда контрольных экспериментов. Среди них - «слепые» эксперименты, в которых группы образцов готовились и вынимались из магнита не экспериментатором, а сторонним человеком, по-своему маркирующим каждый образец, помещаемый им в магнитное поле 18 Тл или над магнитом. После этого экспериментатор снимал спектры всех образцов, которые позже соотносились, согласно «легенде» стороннего человека, по принадлежности к группе контрольных образцов либо к группе образцов, находившейся в магнитном поле. Результаты показали идентичность полученных в 18 Тл результатов «слепых» и обычных экспериментов, то есть отсутствие человеческого фактора.

Для того чтобы убедиться, что разница температур между группами образцов в магнитном поле и контрольных образцов (Т<0,3°С) не оказывает влияния на регистрируемый в эксперименте выход 11Н-123, провели контрольные эксперименты с двумя группами образцов, инкубированных при разных температурах. Показано, что разница температур инкубации в 3 "С (Т!=21°С, Т2=24°С) не оказывает значимого эффекта на выход ЯН-123.

Для наиболее прямой проверки связи наблюдаемых изменений в выходе родамина с приложением поля и отсутствием аппаратных артефактов провели стандартный эксперимент в магните с выключенным полем. Индукция магнитного поля составляла 0 Тл, вреди инкубации - 24 часа. По аналогии с магнитным эффектом рассчитали относительную разницу в выходах 11Н-123 между двумя группами образцов, показавшую отсутствие значимого эффекта, что говорит о связи наблюдаемого в стандартных экспериментах с полем эффекта именно с наличием магнитного поля.

Таким образом, наблюдаемый в эксперименте эффект увеличения выхода 1Ш-123 в инкубируемых в магнитном поле образцах действительно связан с наличием магнитного поля.

Четвертая глава посвящена интерпретации экспериментально полученной полевой зависимости магнитного эффекта на основе модели, предложенной в статье E.V. Gorelik, et al. // Chem. Phys. - 2000. - V. 262. - Р. 303-323. В данной статье получен аналитический вид полевой зависимости константы скорости реакции рекомбинации для объемной радикальной пары. В модели принято, что магнитное поле вызывает To-S-смешивание

1к NO...OV

/ /

' N0- + * О/

%

А?.

I

[КО... О/]

ONOO"

Схема 2. Кинетическая схема модели ОогеНк е1.а1., адаптированная для радикальной пары N0/ 02"

по Дg-мexaнизмy, а один из радикалов пары обладает короткими временами спиновой релаксации т3, не зависящими от напряженности магнитного

поля. В качестве последнего, на основании сравнения времен спиновой релаксации (см. Рис. 1), было решено использовать N0 и работать в приближении спин-вращательного механизма релаксации, g-фaктop 02' взят равным g-фaктopy свободного электрона ge. На схеме 2 приведена реакционная схема, лежащая в основе рассматриваемой модели и адаптированная для пары радикалов Ж)/02 \ Константа рекомбинации кгес, несмотря на сложный аналитический вид, зависит от небольшого числа параметров:

=|5е " £Ж)| (8)

где Во - индукция магнитного поля, - g-фaктop N0, рассчитанный из (4-5), т5 - время спиновой релаксации, рассчитанное для N0 в приближении спин-вращательного механизма релаксации, 3 - ширина реакционной зоны, принятая равной 0,3 А. Сумма коэффициентов диффузии двух радикалов I) и реакционный радиус К взяты из литературы, константа рекомбинации из синглетного состояния кт рассчитана в предположении без-барьерности реакции между N0 и 02

С учетом вышеперечисленных параметров рассчитан магнитный эффект на константе скорости рекомбинации (р^ео (8), а также зависимости ^кгес от параметров т3, кг и ХУД.

_ т (8) ктф)

Последним этапом для теоретического моделирования магнитных эффектов на выходе продукта рекомбинации ОШО" было определение связи между рассчитанной завис (р^ и магнитным эффектом на выходе 11Н-123, измеряемом в эксперименте. Обозначив магнитный эффект на выходе ОЖЮ" и 11Н-123 ^у и принимая во внимание (6), показана прямая пропорциональность Между #)кгес и (рч\

<Рг =<7^0 (9)

к„

гес.О

1и

дУ

(10)

о

где У - выход ОЖЮ". Установлена связь между р7 для следующих кинетических сценариев: оба побочных канала гибели N0 и 02" имеют первый порядок, второй порядок, или различные (первый/второй) порядки побочной реакции гибели по соответствующему радикалу N0 и 02'. Показано, что с уменьшением У значение д, а значит и наблюдаемого эффекта 9у, растет, что объясняется увеличением эффективности побочных каналов гибели радикалов. Далее оценены величины констант скоростей побочных каналов гибели радикалов, необходимых для эффективной конкуренции с магниточувствительным каналом рекомбинации N0 и 02" и проанализированы известные в литературе реакции гибели N0 и 02"в растворе. Рассмотренные реакции гибели радикалов второго или псевдовторого порядка не оказались достаточно эффективны в конкуренции с реакцией рекомбинации N0 и 02", но роль такого процесса может выполнять реакция псевдопервого порядка между 02" и комплексом Ре3+ с ДТПА, нахо-

дящемся в составе буферного раствора в достаточных концентрациях для эффективной гибели 02\ Чтобы более уверенно говорить о конкретных каналах гибели радикалов N0 и 02нужны дополнительные исследования, планирующиеся в будущем.

На Рис. 8 вместе с полевой зависимостью экспериментально измеренных магнитных эффектов на выходе 1Ш-123 представлены три теоретические кривые, рассчитанные для значений д, равных 0,25, 0,31 и 0,37. Эти значения приводят к выходам ОШО" 0,75, 0,69 и 0,63 в случае гибели радикалов в побочных реакциях второго порядка и 0,57, 0,50 и 0,43 - в случае гибели радикалов в побочных реакциях первого порядка. При таких используемых величинах параметров рассчитанные кривые хорошо описывают экспериментальные зависимости.

В пятой главе суммируются основные характеристики зарегистрированных магнитных эффектов, и на основе этого обсуждается возможность наличия магнитных эффектов на альтернативных радикальных парах, присутствующих в рассматриваемой довольно сложной химической системе.

Зарегистрированный магнитный эффект имеет следующие основные характеристики: 1. Необходимость достаточно высоких магнитных полей для регистрации; 2. Увеличение выхода продукта реакции в магнитном

5 10 15 20

Магнитное поле, Тл

Рис. 8. Зависимость наблюдаемого магнитного эффекта (%) на выходе ЯН-123 от величины приложенного поля. Состав смеси: [БШ-Ц = 50 мкМ, [ШЖ] = 50 мкМ, рН 7,6. Пары чисел (п|ш) над каждой точкой означают количество экспериментов гп в данной экспериментальной серии и количество пар образцов п в кавдом единичном эксперименте данной серии. Линиями показаны теоретически кривые, рассчитанные с использованием следующих параметров: Я = 3,65 А, 5 = 0,3 А, ъ = 1,4 пс, х = 1, к, = 2x10" с"1 и q, равного 0,25 (нижняя кривая), 0,31 (средняя кривая) и 0,37.

поле. 3. Рост магнитного эффекта с увеличением индукции магнитного поля и отсутствие насыщения вплоть до индукции приложенного магнитного поля в 18 Тл (предельное используемое значение в данной работе);

Приведенные свойства наблюдаемых магнитных эффектов указывают на Дд-механизм Б-То переходов, приводящий к росту магнитного эффекта с напряженностью магнитного поля. Для того чтобы магнитное поле увеличивало выход продукта реакции, необходимо, чтобы исходное состояние радикальной пары (геминальной или частично коррелированной) было триплетным. Необходимость достаточно сильных магнитных полей говорит либо о небольшой величине Ag, либо об эффективных процессах спиновой релаксации как минимум для одного из партнеров радикальной пары, что выполняется для малых линейных молекул с ненулевой спин-орбитальной связью.

Для исследуемой химической системы выделили еще три процесса, протекающих через стадию образования радикальной пары: 1. радикальная пара 02 " + 81М-1А'+, образующаяся на стадии распада 8Ш-1; 2. радикальная пара N02 и ОН-, образующаяся при разложении ОКЮОН; радикальная пара 0Н11+- +ОНЫ+- предположительно образующаяся при окислении БДО-Ш пероксинитритом и диспропорционирующая с образованием КН-123 и БН1Ы23. Однако анализ данных радикальных пар показал, что они не могут обеспечить наблюдаемых магнитных эффектов.

Таким образом, несмотря на гипотетический характер предположения о магниточувствительности реакции рекомбинации N0 и 02данная реакция является пока единственной рабочей версией, способной непротиворечиво объяснить наблюдаемые в эксперименте магнитные эффекты.

выводы

1. Создана модельная система для наблюдения и изучения магнитных эффектов в паре играющих важную биологическую роль радикалов N0 и 02\ представляющая собой 3-морфолиносиднонимин (8Ш-1), который в водном растворе генерирует пару радикалов, и дигидрородамин-123 (ЭН11-123) - селективный детектор на продукт рекомбинации пары - пе-роксинитрит (ОЖЮ). Отработана методика наблюдения магнитных эффектов по продукту реакции - специфически окрашенному родамину-123 (ИН-123). Определены оптимальные условия проведения эксперимента.

2. Установлено, что выход ЯН-123 в изучаемой системе зависит от напряженности магнитного поля, при фиксированном поле наблюдаемый магнитный эффект падает с повышением температуры и растет с уменьшением исходной концентрации 81Н-1. В максимальном поле 18 Тл, используемом в эксперименте, и стандартных условиях проведения эксперимента (начальная концентрация БШ-1 50 мкМ, начальная концентрация БН11-123 50 мкМ температура 23 °С) достигнут магнитный эффект ф=(5,5±1,6)%. При повышении температуры до 40 °С магнитный эффект уменьшился до ср=(3,1±0,7)%, при снижении начальной концентрации 8ГЫ-1 до 10 мкМ магнитный эффект увеличился до ср= (7,0±1,3)%.

3. Наблюдаемый магнитный эффект интерпретирован в рамках Дg-мexaнизмa в паре радикалов N0 и 02". Магнитный эффект описан в терминах модели для рекомбинации объемных радикальных пар с участием быстрорелаксирующего радикала при наличии побочных каналов гибели радикалов. Рассчитанное увеличение константы скорости реакции рекомбинации N0 и 02" в поле 18 Тл составляет 17%, времена релаксации и Дg в паре составляют 4,7 пс и 0,86, соответственно.

Вывод для биохимических систем: Поскольку зафиксированный магнитный эффект наблюдается на диффузионных радикальных парах, а времена релаксации, нарушающие исходную корреляцию в паре, очень коротки, следует ожидать наличия магнитных эффектов и в других системах с участием N0 и 02", в том числе биохимических системах, таких как NO-синтазная система и др. С другой стороны, для наличия магнитных эффектов в паре N0 и 02" требуются достаточно сильные поля магнитные (1-10 Тл). Поля такой силы может обеспечить либо внешний магнит, как реализовано в настоящей работе, либо присутствие внутреннего усилителя поля, например, обнаруженных во многих организмах частиц биогенного железа. Также ожидается рост магнитного эффекта для данной пары в структурно-организованных средах вследствие снижения ориента-ционной подвижности молекулы, что имеет место в клеточных структурах.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. T.Y. Karogodina, S.V. Sergeeva, D.V. Stass. Magnetic field effect in the reaction of recombination of nitric oxide and superoxide anion // Appl. Magn. Reson. - 2009. - V. 36. - P. 195-208

2. Т.Ю. Карогоднна, C.B. Сергеева, Д.В. Стась, У.Е. Штайнер. Магнитный эффект в реакции рекомбинации радикалов оксида азота и супероксид-аниона в сильном поле // ДАН, Физ. Хим. - 2011. - Т. 436. -№2.-с. 207-209

3. T.Y. Karogodina, S.V. Sergeeva, D.V. Stass. Stability and reactivity of free radicals: a physicochemical perspective // Hemoglobin - 2011. -V. 35. -»3.P. 262-275

4. T.Y. Karogodina, I.G. Dranov, S.V. Sergeeva, D.V. Stass, U.E. Steiner. Kinetic magnetic field effect involving small biologically relevant inorganic radicals NO and О{H Chem. Phys. Chem. - 2011. - V. 12. -№9.-P. 1714-1728

Подписано к печати 25 июля 2011г. Тираж 160 экз. Заказ № 044. Отпечатано "Документ-Сервис", 630090, Новосибирск, Институтская 4/1, тел. 335-66-00

Введение.

I. Литературный обзор.

1.1. Магнитные эффекты в химических реакциях.

1.1.1. Типы наблюдаемых магнитных эффектов.

1.1.2. Влияние магнитного поля на кинетику радикальных реакций.

1.1.3. Механизмы влияния магнитного поля на процессы рекомбинации.

1.1.3.1. Ag-механизм S-To-переходов.

1.1.3.2. СТВ-механизм S-T-переходов.

1.1.3.3. Релаксационный механизм S-T-переходов.

1.1.4. Магнитные эффекты в химических системах со спин-орбитальной связью.

1.2. Исследуемая химическая система.

1.2.1. З-Морфолиносиднонимин (SIN-1) - донор оксида азота и супероксид-аниона.

1.2.2. Пероксинитрит - продукт рекомбинации оксида азота и супероксид-аниона.

Выводы из литературного обзора.

Постановка задачи.

II. Экспериментальная часть.

2.1. Методика эксперимента.

2.1.1. Образование радикальной пары.

2.1.2. Определение пероксинитрита.

2.1.3. Эксперименты в магнитном поле.

2.1.4. Обработка данных экспериментов в магнитном поле.

2.1.5. Используемые вещества и приготовление образцов.

III. Результаты и обсуждение.

3.1. Исследование химической системы.

3.1.1 .Исследование кинетики распада SIN-1.

3.1.2. Определение ONOO".

3.1.2.1. Сравнение методов для определения пероксинитрита: СрН или DHR-123?.

3.1.2.2. Описание процесса образования RH-123 в химической системе SIN-1.

3.1.2.3. Определение погрешности оптических измерений.

3.2. Эксперименты в магнитном поле.

3.2.1. Магнитные свойства NO и 02 ".

3.2.2. Спиновая релаксация.

3.2.3. Обсуждение возможных магнитных эффектов в паре NO и 02'~.

3.2.4.Эксперименты в магнитных полях 4,7-18 Тл.

3.2.5.Зависимость магнитного эффекта (18 Тл) от концентрации SIN

10 и 50 мкМ).

3.2.6.Зависимость магнитного эффекта (18 Тл) от температуры (23 и

40 °С).

3.2.7.Контрольные эксперименты.

3.2.7.1. Кинетика накопления RH-123 в смесях, инкубированных при Т=21 °С и Т=26 °С (ДТ= 5 °С).

3.2.7.2. Проверка независимости выхода RH-123 от температуры инкубации.

3.2.7.3. Контрольный эксперимент в нулевом поле.

3.2.7.4. Слепые эксперименты в магнитном поле 18 Тл.

IV. Моделирование магнитных эффектов.

4.1. Полевая зависимость константы рекомбинации.

4.2. Магнитный эффект на выходе продукта рекомбинации. Связь ^krec с еру.

4.3. Сравнение теоретически рассчитанного магнитного эффекта на ктес с наблюдаемым магнитным эффектом на выходе RH-123.

4.4. Зависимость магнитного эффекта от температуры.

V. Обзор радикальных пар в изучаемой химической системе.

Выводы.

выводы

1. Создана модельная система для наблюдения и изучения магнитных эффектов в паре играющих важную биологическую роль радикалов NO и О2", представляющая собой 3-морфолиносиднонимин (SIN-1), который в водном растворе генерирует пару радикалов, и дигидрородамин-123 (DHR-123) - селективный детектор на продукт рекомбинации пары -пероксинитрит (ONOO"). Отработана методика наблюдения магнитных эффектов по продукту реакции - специфически окрашенному родамину-123 (RH-123). Определены оптимальные условия проведения эксперимента.

2. Установлено, что выход RH-123 в изучаемой системе зависит от напряженности магнитного поля, при фиксированном поле наблюдаемый магнитный эффект падает с повышением температуры и растет с уменьшением исходной концентрации SIN-1. В максимальном поле 18 Тл, используемом в эксперименте, и стандартных условиях проведения эксперимента (начальная концентрация SIN-1 50 мкМ, начальная концентрация DHR-123 50 мкМ температура 23 °С) достигнут магнитный эффект ф=(5,5±1,6)%. При повышении температуры до 40 °С магнитный эффект уменьшился до ср=(3,1±0,7)%, при снижении начальной концентрации SIN-1 до 10 мкМ магнитный эффект увеличился до ф = (7,0±1,3)%.

3. Наблюдаемый магнитный эффект интерпретирован в рамках Ag-механизма в паре радикалов NO и 02'". Магнитный эффект описан в терминах модели для рекомбинации объемных радикальных пар с участием быстрорелаксирующего радикала при наличии побочных каналов гибели радикалов. Рассчитанное увеличение константы скорости реакции рекомбинации N0 и 02" в поле 18 Тл составляет 17%, времена релаксации и Ag в паре составляют 4,7 пс и 0,86, соответственно.

Вывод для биохимических систем:

Поскольку зафиксированный в данной работе магнитный эффект наблюдается на диффузионных радикальных парах, а времена релаксации, нарушающие исходную корреляцию в паре, очень коротки, следует ожидать наличия магнитных эффектов и в других системах с участием оксида азота и супероксид-аниона, в том числе биохимических системах, таких как КЮ-синтазная система и др. С другой стороны, для наличия магнитных эффектов в паре N0 и О2' требуются достаточно сильные магнитные поля (1-10 Тл). Магнитные поля такой силы может обеспечить либо внешний магнит, как реализовано в настоящей работе, либо присутствие внутреннего усилителя магнитного поля, например, обнаруженных во многих организмах частиц биогенного железа. Также ожидается рост магнитного эффекта для данной пары в структурно-организованных средах вследствие снижения ориентационной подвижности молекулы, что имеет место в клеточных структурах.

1] A.JI. Бучаченко, Р.З. Сагдеев, K.M. Салихов. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях // Наука, Новосибирск - 1978. - с. 279

2] A.JI. Бучаченко. Спиновая химия // Химия и жизнь - 2005. - Т. 3. - с. 8-13

3] K.M. Салихов. Лекции по спиновой химии // Унипресс, Казань - 2000. с. 152

4] U.E. Steiner, Т. Ulrich Т. Magnetic Field Effects in Chemical Kinetics and Related Phenomena // Chem. Rev. - 1989. - V. 89. - P. 51-147

5] C.B. Grissom. Magnetic Field Effects in Biology: A Survey of Possible Mechanisms with Emphasis on Radical-Pair Recombination // Chem. Rev. - 1995. V. 95.-P. 3-24

6] T.T. Harkins, C.B. Grissom. Magnetic Field Effects on В12 Ethanolamine Ammonia Lyase: Evidence for a Radical Mechanism // Science - 1994. V. 263. -P. 958-960

7] A.R. Jones, S. Hay, A.E. Woodward, N.S. Scrutton. Magnetic Field Effect Studies Indicate Reduced Geminate Recombination of the Radical Pair in Substrate-Bound Adenosylcobalamin-Dependent Ethanolamine Ammonia Lyase // J Am Chem Soc. -2007.-V. 129.-P. 15718-15727

8] A.I. Kruppa, M.B. Taraban, T.V. Leshina, E. Natarajan, S.B. Grissom. // Inorg. Chem. - 1997. - V. 36. - № 5. - P. 758-759,

9] A.C. Moller, A. Lunding, L.F. Olsen. Further studies of the effect of magnetic fields on the oscillating peroxidase-oxidase reaction // Phys. Chem. Chem. Phys. -2000. - V. 2. - № 15. - P. 3443-3446

10] M.S. Afanasyeva, M.B. Taraban, P.A. Purtov, T.V. Leshina, C.B. Grissom. Magnetic Spin Effects in Enzymatic Reactions: Radical Oxidation of NADH by Horseradish Peroxidase // J. Am. Chem. Soc. - 2006. - V. 128. - P. 8651-8658

11] М.С. Афанасьева, П.А. Пуртов, М.Б. Тарабан, Т.В. Лешина, Ч.Б. Гриссом. Исследование фотоокисления NADH, катализируемого пероксидазой из хрена, методом химической поляризации ядер // Изв. РАН., Сер хим.-2006. Т. 7. с. 1090-1094

12] A.JI. Бучаченко. Новая изотопия в химии и биохимии // Наука, Москва -2007.-с. 189

13] A.JI. Бучаченко, Д.А. Кузнецов. Ядерно-магнитное управление синтезом энергоносителей в живых организмах // Вестник РАН - 2008. - Т. 78. - № 7. -с. 579-583

14] A.L. Buchachenko, D. Kuznetsov. Magnetic Field Affects Enzymatic ATP Synthesis // J. Am. Chem. Soc. - 2008. - V. 130.№ 39. - P. 12868-12869.

15] R.E. Blankenship, T.J. Schaafsma, W.W. Parson. Magnetic Field Effects on Radical Pair Intermediates in Bacterial Photosynthesis // Biochim. Biophys. Acta. - 1977. - V. 461. - P. 297-305

16] K. Maeda, K.B. Henbest, F. Cintolesi, I. Kuprov, C.T. Rodgers, P.A. Lidell, et al. Chemical compass model of avian magnetoreception // Nature - 2008. - V. 453. -P. 387-390

17] O.A. Snytnikova, Y.P. Tsentalovich, R.Z. Sagdeev. Laser Flash Photolysis and Time-Resolved CIDNP Study of Photochemical Reaction between Aqueous Tryptophan and Nucleotides // Appl. Magn. Reson. - 2004. - V. 26. - P. 183-195

18] P.J. Hore, S.L. Winder, C.H. Roberts, C.M. Dobson. Stopped-flow photo-CIDNP observation of protein folding // J. Am. Chem. Soc. - 1997. - V. 119. - P. 5049.

19] N.E. Polyakov. T.V. Leshina, L. Kispert. Electron Transfer Mediated Geometrical cis-trans Isomerization of Polyenes // RIKEN Rev. - 2002. - V. 44. -P. 140-142

20] O.B. Morozova, A.S. Kiryutin, R.Z. Sagdeev, A.V. Yurkovskaya. Electron transfer between guanosine radical and amino acids in aqueous solution. 1.

Reduction of guanosine radical by tyrosine // J. Phys. Chem. B. - 2007. - V. 111.-P. 7439-7448.

21] A.A. Ванин. Оксид азота - регулятор клеточного метаболизма // Соровский образовательный журнал - 2001. - Т. 7. - № 11. - с. 7-12

22] A.A. Сосунов. Оксид азота как межклеточный посредник // Соровский образовательный журнал - 2000. Т. 6. - № 12. с. 27-34

23] Н.К. Зенков, В.З. Панкин, Е.Б. Меньщикова. Окислительный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты // МАИК Наука/Интерпериодика, Москва - 2001. с. 343

24] G. Herzberg. Molecular spectra and molecular structure: I. Spectra of diatomic molecules // Van Nostrand Reinhold, New York - 1950. - P. 219

25] U.E. Steiner, D. Bürßner. Theoretical Treatment of Magnetic Field Dependent In-Cage Backward Electron Transfer During Photooxidation of Ru(II) Complexes // Z. Physik. Chem. N F. - 1990. V. 169. - P. 159 - 180

26] P. Gilch, M. Linsenmann, W. Haas, U.E. Steiner. Magnetic field effect on photooxidation efficiency of ferrocene // Chem. Phys. Lett. - 1996. - V. 254. - P. 384-390

27] E.V. Gorelik, N.N. Lukzen, R.Z. Sagdeev, U.E. Steiner UE. Application of integral encounter theory to account for the spin effects in radical reactions. I. Ag and spin relaxation effects on recombination kinetics of free radicals // Chem. Phys. - 2000. - V. 262. - P. 303-323

28] M. Feelisch, J. Ostrowski, E. Noack. On the mechanism of NO release from sydnonimines // J. Cardiovas. Pharmacol. - 1989. - V. 14. - № 11. — P. 13-22

29] R.J. Singh, N. Hogg, J. Joseph, E. Konorev, B. Kalyanaraman. The Peroxynitrite Generator, SIN-1, Becomes a Nitric Oxide Donor in the Presence of Electron Acceptors // Arch. Biochem. Biophys. - 1999. - V. 361. - № 2. - P. 331339

30] M. Trujillo, М. Naviliat, M.N. Alvarez, G. Peluffo, R. Radi. Peroxynitrite biochemistry: formation, reactions and detection // Analusis - 2000. V. 28. - № 6. -P. 518-527

31] S. Goldstein, J. Lind, G. Merenyi. Chemistry of peroxynitrites as compared to peroxynitrates // Chem. Rev. - 2005. - V. 105. - № 6. P. 2457-2470

32] J. Bargon, H. Fischer, U. Johnson. Kernresonanz-Emissionslinien Wahrend Rascher Radikalreaktionen. I. Aufnahmeverfahren und Beispiele // Z. Naturforsch. A. - 1967.-V. 22.-P. 1551-1555

33] J. Bargon, H. Fischer. Kernresonanz-Emissionslinien Wahrend Rascher Radikalreaktionen. 2. Chemisch Induzierte Dynamische Kernpolarisation // Z. Naturforsch. A. - 1967. - V. 22. -P. 1556-1560

34] R.W. Fessenden, R.N. Schuler. Electron Spin Resonance Studies of Transient Alkyl Radicals //J. Chem. Phys. - 1963. -V. 39. - P. 2147-2195

35] G. Closs. A mechanism explaining nuclear spin polarizations in radical combination reactions // J. Am. Chem. Soc. - 1969. - V. 91. - P. 4552-^1554

36] R. Kaptein, J.L. Oosterhoff. Chemically Induced Dynamic Nuclear Polarization. II. (Relation with anomalous ESR spectra) // Chem. Phys. Lett. -1969. V. 4.-P. 195-197

37] R. Kaptein, J.L. Oosterhoff. Chemically Induced Dynamic Nuclear Polarization. III. (Anomalous multiplets of radical coupling and disproportionation products) // Chem. Phys. Lett. - 1969. - V. 4. - P. 214-216

38] R.G. Lawler, G.T. Evans. Some chemical consequences of magnetic interactions in radical Pairs // Ind. Chim. Belg. - 1971. - V. 36. - P. 1087-1089

39] P. 3. Сагдеев, T.B. Лешина, M.A. Камха и др. Влияние магнитного поля на соотношение продуктов реакции пентафторбензилхлорида с n-C4H9Li // Изв. АН СССР, Сер. Хим. - 1972. -№ 9. - с. 2128—2129

40] Р. 3. Сагдеев, K.M. Салихов, Т.В. Лешина и др. Влияние магнитного поля на радикальные реакции // Письма в ЖЭТФ - 1972. Т. 16. - с. 599-602

41] A.JI. Бучаченко, Э.М. Галимов, В.В. Ершов и др. Обогащение изотопов, индуцированное магнитными взаимодействиями в химических реакциях // ДАН СССР - 1976. V. 228. - с. 379-382

42] Ю.Н. Молин, Р.З. Сагдеев. Магнитные и изотопные эффекты в реакциях с участием свободных радикалов и возбужденных молекул // Доклад на Всесоюзной конференции по химической кинетике, посвященной 80-летию акад. Н. Н. Семенова. М. - 1976.

43] А. Кэррингтон, Э. Мак-Лечлан. Магнитный резонанс и его применение в химии // Мир, Москва - 1970. с. 447

44] D. Bürßner, U.E. Steiner. Spin Chemistry of Ru(H)-Trisdiimine Complex Photooxidation in Magnetic Fields up to 17.5 Tesla // Coord. Chem. Rev. - 1994. V. 132.-P. 51-56

45] P.W. Atkins, D.Kivelson. ESR linewidth in solution. II. Analysis of spin-rotational relaxation data // J. Chem. Phys. - 1966. - V. 44. - № 1. P. 169-174

46] Y.A. Serebrennikov, U.E. Steiner. Adiabatic rotation of effective spin (ARES). II. Spin-Rotational Relaxation // J. Chem. Phys. - 1994. V. 100. - P. 7508-7514

47] U.E. Steiner, Y.A. Serebrennikov. Adiabatic rotation of effective spin (ARES). I. New Insight into Spin-Rotational Interaction // J. Chem. Phys. - 1994. -V. 100. P. 7503-7507

48] M. Feelisch. The use of nitric oxide donors in pharmacological studies // Naunyn-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. - 1998. V. - 358. - P. 113-122

49] E. Ackermann. Zur Pharmakologie der Sydnone und Sydnonimine // Pharmazie - 1967. - V. 22. - P. 537-542

50] F.H.C. Stewart. The chemistry of the sydnones // Chem. Rev. - 1964. - V. 64. -P. 129-147

51] J. Sugimoto, N. Syoji, K. Mizuno, M. Morita. Increase in Ca(Mg)-ATPase activity induced by a molsidomine derivative (SIN-IA) and nitroglycerin in microsomal fraction of guinea-pig thoracic aorta // Jpn. Cire J. - 1984. - V. 48. -P. 1091-1096

52] E. Böhme, G. Grossmann, J. Herz, A. Mülsch, C. Spies, G. Schultz. Regulation of cyclic GMP formation by soluble guanylate cyclase: stimulation by NO-containing compounds // Adv. Cyclic Nucleotide Protein Phosphorylation Res. - 1984. - V. 17.-P. 259-266

53] M. Feelisch, E. Noack. Correlation between nitric oxide formation during degradation of organic nitrates and activation of guanylate cyclase // Eur. J. Pharmacol.-1987.-V. 139.-P. 19-30

54] H Bohn, K. Schönafinger. Oxygen and oxidation promote the release of nitric oxide from sydnonimines // J. Cardiovas. Pharmacol. - 1989. - V. 14. - № 11. - P. S6-12

55] N. Hogg, V.M. Darley-Usmar, M.T. Wilson, S. Moncada. Production of hydroxyl radicals from the simultaneous generation of superoxide and nitric oxide // Biochem. J. - 1992. V. 281. - № 2. - P. 419-424

56] M. Keim, J. Schräder. Nitric oxide release from the isolated guinea pig heart // Eur. J. Pharmacol. - 1988. - V. 155. - № 3. - P. 317-321 1

57] T. Ullrich, S. Oberle, A. Abate, H. Schröder. Photoactivation of the nitric oxide donor SIN-1 // FEBS Lett. - 1997. - V. 406. P. 66-68

58] A. Schrammel, S. Pfeiffer, K. Schmidt, D. Koesling, B. Mayer. Activation of Soluble Guanylyl Cyclase by the Nitrovasodilator 3-Morpholinosydnonimine Involves Formation of S-Nitrosoglutathione // Mol. Pharmacol. - 1998. V. 54. - P. 207-212

59] Y. Asahi, K. Shinozaki, M. Nagaoka. Chemical and kinetics study on stabilities of 3-morpholinosydnonimine and its n-ethoxycarbonil derivative // Chem. Pharm. Bull. - 1979. - V. 19. - № 6. - P. 1079-1088

60] T. Nauser, W.H. Koppenol. The Rate Constant of the Reaction of Superoxide with Nitrogen Monoxide: Approaching the Diffusion Limit // J. Phys. Chem. A.

2002. - V. 106. - № 16, - P. 4084-4086

61] H. Botti, M.N. Moller, D. Steinmann, T. Nauser, W.H. Koppenol, A. Denicola, et al. Distance-Dependent Diffusion-Controlled Reaction of NO and 02" at Chemical Equilibrium with ONOO // J. Phys. Chem. B. - 2010. - V. 114. - P. 16584-16593

62] S. Dikalov, M. Skatchkov, E. Bassenge. Spin trapping of superoxide radicals and peroxynitrite by l-hydroxy-3-carboxy-pyrrolidine and l-hydroxy-2,2,6, 6-tetramethyl-4-oxo-piperidine and the stability of corresponding nitroxyl radicals towards biological reductants // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1997. - V. 231.-P. 701-704

63] N.W. Kooy, J.A. Royall, J.S. Beckmann. Peroxynitrite-mediated oxidation of dihydrorhodamine 123 //Free Radical Biol. Med. - 1994. - V. 16. - P. 149-156

64] J.A. Royall, H. Ischiropoulos. Evaluation of 2',7'-dichlorofluorescin and dihydrorhodamine 123 as fluorescent probes for intracellular H202 in cultured endothelial cells // Arch. Biochem. Biophys. - 1993. - V. 302. - P. 348-355

65] L.M. Henderson, J.B. Chappell. Dihydrorhodamine 123: a fluorescent probe for superoxide generation? // Eur. J. Biochem. - 1993. - V. 217. - P. 973-980

66] B.H.J. Bielski, D.E. Cabelli, R.L. Arudi, A.B. Ross. Reactivity of H02/02" radicals in aqueous solution // J. Phys. Chem. Ref. Data - 1985. - V. 14. - P. 10411100

67] S.S. Kumar, K.I. Priyadarsini, K.B. Sainis. Inhibition of Peroxynitrite-Mediated Reactions by Vanillin // J. Agric. Food Chem. - 2004. - V. 52. - P. 139145

68] J. Glebska, W.H. Koppenol. Peroxinitrite-mediated oxidation of dichlorodihydrofluorescein and dihydrorhodamine // Free Radical Biol. Med.

2003. - V. 35. - № 6. - P. 676-682

69] D. Jourd'heuil, F.L. Jourd'heuil, P.S. Kutchukian, R.A. Musah, D.A. Wink, M.B. Grisham. Reaction of Superoxide and Nitric Oxide with Peroxynitrite IMPLICATIONS FOR PEROXYNITRITE-MEDIATED OXIDATION REACTIONS IN VIVO // J. Biol. Chem. - 2001. - V. 276. - № 31. - P. 2879928805

70] Л.Д. Ландау, E.M. Лнфшиц. Теоретическая физика. III. Квантовая механика // Наука, Москва - 1989. - 768

71] W. Kanzig, М.Н. Cohen. Paramagnetic resonance of oxygen in alkali halides // Phys. Rev. Lett. - 1959. V. 3. - № 11. - P. 509-510

72] A.M. Volodin, K.A. Dubkov, A. Lund A. Direct ESR detection of S=3/2 states fornitrosyl iron complexes in FeZSM-5 zeolites // Chem. Phys. Lett. - 2001. -V, 333.-№ 1.-P. 41-44

73] A.M. Volodin, G.M. Zhidomirov, K.A. Dubkov, E.J.M. Hensen, R.A. van Santen. Spin design of iron complexes on Fe-ZSM-5 zeolites // Catalysis today -2005.-V. 110.-№. 3-4.-P. 247-254

74] S.E. Malykhin, A.M. Volodin, G.M. Zhidomirov. Spin states of iron-nitrosyl adsorption complexes formed in Fe-ZSM5 zeolites// Appl. Magn. Reson. - 2008. -V. 33. -№ l.-P. 153-166

75] Н.В.Мезенцева, А.Ф. Бедило, А.М.Володин. Использование анион-радикалов 02~ в качестве спиновых зондов для тестирования нанострктурированных материалов на основе оксида циркония // Журнал физической химии - 2006,- Т. 80. - №7. - с. 1239-1243

76] M.C.R. Symons. Electron spin resonance studies of inorganic radicals. Magn. Reson. Chem. - 1995. - V. 33. - P. S3-S13

77] C.L. Gardner, M.A. Weinberger. Electron spin resonance spectra of nitric oxide adsorbed on zeolites // Can. J. Chem. - 1970. - V. 48. - P. 1318-1322

78] T. Rudolf, A. Pöppl, W. Hofbauer, D. Michel. X, Q and W band electron paramagnetic resonance study of the sorption of NO in Na-A and Na-ZSM.5 ; zeolites // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2001. - V. 3. - P. 2167-2173

79] H.R. Zeller, W. Känzig. Die elektronische Struktur des 02"-Zentrums in den Alkalihalogeniden // Helv. Phys. Acta - 1967. - V. 40. - P. 845-855

80] H.J. Bielski, J.M. Gebicki. Generation of Superoxide Radicals by Photolysis of Oxygenated Ethanol Solutions // J. Am. Chem. SOC - 1982. - V. 104. - P. 796798

81] P.A. Narayana, D. Suryanarayana, L. Kevan. Electron spin-echo studies of the solvation structure of 02" in water // J. Am. Chem. Soc - 1982. - V. 104. - P. 35523555

82] D. Kivelson. Rotational correlation times for small molecules in liquids. In: Dorfmüller T, Pecora R, eds. Rotational dynamics of small and macromolecules // Springer, Heidelberg -Verlag - 1987. - V. 293.

83] C.-M. Hu, R. Zwanzig. Rotational friction coefficients for spheroids with the slipping boundary conditions // J. Chem. Phys. - 1974. - V. 60. - № 11. - P. 43544357

84] H.W. Spiess, D. Schweitzer, U. Haeberlen, K.H. Hausser. Spin-rotation interaction and anisotropic chemical shift in 13CS2 // J. Magn. Reson. - 1971. V. 5. -P. 101-108

85] H.J. Bakker, Y.L.A. Rezus, R.L.A. Timmer. Molecular Reorientation of Liquid Water Studied with Femtosecond Midinfrared Spectroscopy // J. Phys. Chem. A. - 2008.-V. 112.-№46.-P. 11523-11534

86] R.G. Mints, A.A. Pukhov. The influence of paramagnetic impurities on magnetic effects in radical reactions // Chem. Phys. - 1984. - V. 87. - P. 467-472

87] K. Schulten, H. Staerk, A. Weller, H.J. Werner, B. Nickel. Magnetic-Field Dependence of Geminate Recombination of Radical Ion-Pairs in Polar-Solvents // Z. Phys. Chem. Neue Fol. - 1976. -V. 101. - № 1-6. - P. 371-390

88] V.G. Kharitonov, A.R. Sundquist, V.S. Sharma. Kinetics of Nitric Oxide Autoxidation in Aqueous Solution I I J. Biol. Chem. - 1994. - V. 269. - № 8. - P. 5881-5883

89] J. Butler, B. Halliwell. Reaction of iron-EDTA chelates with the superoxide radical // Arch. Biochem. Biophys. - 1982. - V. 218. - № 1. - P. 174-178