The spectroscopy and photo-induced dissociation of flavin mononucleotide anions in vacuo are investigated over the 300–500 nm wavelength range. Comparison of the dependence of fragment ion yields as a function of deposited photon energy with calculated dissociation energies and collision-induced dissociation measurements performed under single-collision conditions suggests that a substantial fraction of photo-activated ions decompose through non-statistical fragmentation pathways. Among these pathways is the dominant photo-induced fragmentation channel, the loss of a fragment identified as formylmethylflavin. The fragment ion specific action spectra reveal electronic transition energies close to those for flavins in solution and previously published gas-phase measurements, although the photo-fragment yield upon excitation of the S2 ← S0 transition appears to be suppressed.

1.
V.
Massey
,
Biochem. Soc. Trans.
28
,
283
(
2000
).
2.
S. O.
Mansoorabadi
,
C. J.
Thibodeaux
, and
H.-w.
Liu
,
J. Org. Chem.
72
,
6329
(
2007
).
3.
D.
Leys
and
N. S.
Scrutton
,
Curr. Opin. Plant Biol.
41
,
19
(
2016
).
4.
I.
Chaves
,
R.
Pokorny
,
M.
Byrdin
,
N.
Hoang
,
T.
Ritz
,
K.
Brettel
,
L.-O.
Essen
,
G. T. J.
van der Horst
,
A.
Batschauer
, and
M.
Ahmad
,
Annu. Rev. Plant Biol.
62
,
335
(
2011
).
5.
I. A.
Solov’yov
,
T.
Domratcheva
,
A. R. M.
Shahi
, and
K.
Schulten
,
J. Am. Chem. Soc.
134
,
18046
(
2012
).
6.
R.
Wiltschko
,
D.
Gehring
,
S.
Denzau
,
C.
Nießner
, and
W.
Wiltschko
,
J. Exp. Biol.
217
,
4225
(
2014
).
7.
Y.-T.
Kao
,
C.
Saxena
,
T.-F.
He
,
L.
Guo
,
L.
Wang
,
A.
Sancar
, and
D.
Zhong
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
13132
(
2008
).
8.
A.
Udvarhelyi
,
M.
Olivucci
, and
T.
Domratcheva
,
J. Chem. Theory Comput.
11
,
3878
(
2015
).
9.
A.
Hense
,
E.
Herman
,
S.
Oldemeyer
, and
T.
Kottke
,
J. Biol. Chem.
290
,
1743
(
2015
).
10.
B.
Liu
,
H.
Liu
,
D.
Zhong
, and
C.
Lin
,
Curr. Opin. Plant Biol.
13
,
578
(
2010
).
11.
J.
Baier
,
T.
Maisch
,
M.
Maier
,
E.
Engel
,
M.
Landthaler
, and
W.
Bäumler
,
Biophys. J.
91
,
1452
(
2006
).
12.
M.
Orlowska
,
T.
Koutchma
,
M.
Grapperhaus
,
J.
Gallagher
,
R.
Schaefer
, and
C.
Defelice
,
Food Bioprocess Technol.
6
,
1580
(
2013
).
13.
R.
Huang
,
H. J.
Kim
, and
D. B.
Min
,
J. Agric. Food Chem.
54
,
2359
(
2006
).
14.
K.
Huvaere
,
M. L.
Andersen
,
M.
Storme
,
J.
Van Bocxlaer
,
L. H.
Skibsted
, and
D.
De Keukeleire
,
Photochem. Photobiol. Sci.
5
,
961
(
2006
).
15.
B.
Holmström
and
G.
Oster
,
J. Am. Chem. Soc.
83
,
1867
(
1961
).
16.
W. M.
Moore
,
J. T.
Spence
,
F. A.
Raymond
, and
S. D.
Colson
,
J. Am. Chem. Soc.
85
,
3367
(
1963
).
17.
E. C.
Smith
and
D. E.
Metzler
,
J. Am. Chem. Soc.
85
,
3285
(
1963
).
18.
P.-S.
Song
,
E. C.
Smith
, and
D. E.
Metzler
,
J. Am. Chem. Soc.
87
,
4181
(
1965
).
19.
W. L.
Cairns
and
D. E.
Metzler
,
J. Am. Chem. Soc.
93
,
2772
(
1971
).
20.
P. F.
Heelis
,
Chem. Soc. Rev.
11
,
15
(
1982
).
21.
I.
Ahmad
,
Q.
Fasihullah
, and
F. H. M.
Vaid
,
J. Photochem. Photobiol., B
75
,
13
(
2004
).
22.
W.
Holzer
,
J.
Shirdel
,
P.
Zirak
,
A.
Penzkofer
,
P.
Hegemann
,
R.
Deutzmann
, and
E.
Hochmuth
,
Chem. Phys.
308
,
69
(
2005
).
23.
I.
Ahmad
,
Q.
Fasihullah
, and
F. H. M.
Vaid
,
J. Photochem. Photobiol., B
82
,
21
(
2006
).
24.
S.-H.
Song
,
B.
Dick
, and
A.
Penzkofer
,
Chem. Phys.
332
,
55
(
2007
).
25.
M.
Wolf
,
H. V.
Kiefer
,
J.
Langeland
,
L. H.
Andersen
,
H.
Zettergren
,
H. T.
Schmidt
,
H.
Cederquist
, and
M. H.
Stockett
,
Astrophys. J.
832
,
24
(
2016
).
26.
J. N.
Bull
,
J. T.
Buntine
,
M. S.
Scholz
,
E.
Carrascosa
,
L.
Giacomozzi
,
M. H.
Stockett
, and
E. J.
Bieske
,
Faraday Discuss.
217
,
34
(
2019
).
27.
B. F.
Milne
,
C.
Kjaer
,
J.
Houmøller
,
M. H.
Stockett
,
Y.
Toker
,
A.
Rubio
, and
S.
Brøndsted Nielsen
,
Angew. Chem., Int. Ed.
55
,
6248
(
2016
).
28.
M. H.
Stockett
and
S.
Brøndsted Nielsen
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
18
,
6996
(
2016
).
29.
C.
Kjær
,
M. H.
Stockett
,
B. M.
Pedersen
, and
S.
Brøndsted Nielsen
,
J. Phys. Chem. B
120
,
12105
(
2016
).
30.
M. H.
Stockett
,
B. M.
Pedersen
, and
S.
Brøndsted Nielsen
,
Angew. Chem., Int. Ed.
56
,
3490
(
2017
).
31.
K.
Støchkel
,
C. N.
Hansen
,
J.
Houmøller
,
L. M.
Nielsen
,
K.
Anggara
,
M.
Linares
,
P.
Norman
,
F.
Nogueira
,
O. V.
Maltsev
,
L.
Hintermann
,
S.
Brøndsted Nielsen
,
P.
Naumov
, and
B. F.
Milne
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
6485
(
2013
).
32.
S.
Brøndsted Nielsen
,
J. U.
Andersen
,
J. S.
Forster
,
P.
Hvelplund
,
B.
Liu
,
U. V.
Pedersen
, and
S.
Tomita
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
048302
(
2003
).
33.
J. C.
Marcum
,
A.
Halevi
, and
J. M.
Weber
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
11
,
1740
(
2009
).
34.
T.
Baer
and
W. L.
Hase
,
Unimolecular Reaction Dynamics: Theory and Experiments
(
Oxford University Press
,
1996
).
35.
M. H.
Stockett
,
H.
Zettergren
,
L.
Adoui
,
J. D.
Alexander
,
U.
Bērziņš
,
T.
Chen
,
M.
Gatchell
,
N.
Haag
,
B. A.
Huber
,
P.
Hvelplund
,
A.
Johansson
,
H. A. B.
Johansson
,
K.
Kulyk
,
S.
Rosén
,
P.
Rousseau
,
K.
Støchkel
,
H. T.
Schmidt
, and
H.
Cederquist
,
Phys. Rev. A
89
,
032701
(
2014
).
36.
L.
Giacomozzi
,
C.
Kjær
,
J.
Langeland Knudsen
,
L. H.
Andersen
,
S.
Brøndsted Nielsen
, and
M. H.
Stockett
,
J. Chem. Phys.
148
,
214309
(
2018
).
37.
A.
Günther
,
P.
Nieto
,
D.
Müller
,
A.
Sheldrick
,
D.
Gerlich
, and
O.
Dopfer
,
J. Mol. Spectrosc.
332
,
8
(
2017
).
38.
A.
Sheldrick
,
D.
Müller
,
A.
Günther
,
P.
Nieto
, and
O.
Dopfer
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
20
,
7407
(
2018
).
39.
P.
Nieto
,
D.
Müller
,
A.
Sheldrick
,
A.
Günther
,
M.
Miyazaki
, and
O.
Dopfer
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
20
,
22148
(
2018
).
40.
D.
Müller
,
P.
Nieto
,
M.
Miyazaki
, and
O.
Dopfer
,
Faraday Discuss.
217
,
256
(
2019
).
41.
D.
Müller
and
O.
Dopfer
,
J. Phys. Chem. A
125
,
3146
(
2021
).
42.
A.
Günther
,
P.
Nieto
,
G.
Berden
,
J.
Oomens
, and
O.
Dopfer
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
14161
(
2014
).
43.
J.
Langer
,
A.
Günther
,
S.
Seidenbecher
,
G.
Berden
,
J.
Oomens
, and
O.
Dopfer
,
ChemPhysChem
15
,
2550
(
2014
).
44.
P.
Nieto
,
A.
Günther
,
G.
Berden
,
J.
Oomens
, and
O.
Dopfer
,
J. Phys. Chem. A
120
,
8297
(
2016
).
45.
E.
Matthews
and
C. E. H.
Dessent
,
J. Phys. Chem. Lett.
9
,
6124
(
2018
).
46.
E.
Matthews
,
R.
Cercola
, and
C.
Dessent
,
Molecules
23
,
2036
(
2018
).
47.
J. N.
Bull
,
E.
Carrascosa
,
L.
Giacomozzi
,
E. J.
Bieske
, and
M. H.
Stockett
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
20
,
19672
(
2018
).
48.
M. H.
Stockett
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
19
,
25829
(
2017
).
49.
W. D.
Kumler
and
J. J.
Eiler
,
J. Am. Chem. Soc.
65
,
2355
(
1943
).
50.
P.
Drössler
,
W.
Holzer
,
A.
Penzkofer
, and
P.
Hegemann
,
Chem. Phys.
282
,
429
(
2002
).
51.
G.
Li
and
K. D.
Glusac
,
J. Phys. Chem. A
112
,
4573
(
2008
).
52.
L.
Guyon
,
T.
Tabarin
,
B.
Thuillier
,
R.
Antoine
,
M.
Broyer
,
V.
Boutou
,
J.-P.
Wolf
, and
P.
Dugourd
,
J. Chem. Phys.
128
,
075103
(
2008
).
53.
B.
Bellina
,
J. M.
Brown
,
J.
Ujma
,
P.
Murray
,
K.
Giles
,
M.
Morris
,
I.
Compagnon
, and
P. E.
Barran
,
Analyst
139
,
6348
(
2014
).
54.
Y.
Toker
,
J.
Langeland
,
E.
Gruber
,
C.
Kjær
,
S.
Brøndsted Nielsen
,
L. H.
Andersen
,
V. A.
Borin
, and
I.
Schapiro
,
Phys. Rev. A
98
,
043428
(
2018
).
55.
C.
Kjær
,
J. M.
Lisy
, and
S.
Brøndsted Nielsen
,
J. Phys. Chem. A
122
,
3211
(
2018
).
56.
J.
Langeland
,
C.
Kjær
,
L. H.
Andersen
, and
S.
Brøndsted Nielsen
,
ChemPhysChem
19
,
1686
(
2018
).
57.
K.
Støchkel
,
B. F.
Milne
, and
S.
Brøndsted Nielsen
,
J. Phys. Chem. A
115
,
2155
(
2011
).
58.
J. A.
Wyer
and
S.
Brøndsted Nielsen
,
Angew. Chem., Int. Ed.
51
,
10256
(
2012
).
59.
M. H.
Stockett
,
L.
Musbat
,
C.
Kjær
,
J.
Houmøller
,
Y.
Toker
,
A.
Rubio
,
B. F.
Milne
, and
S.
Brøndsted Nielsen
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
25793
(
2015
).
60.
M. H.
Stockett
,
M.
Gatchell
,
T.
Chen
,
N.
de Ruette
,
L.
Giacomozzi
,
M.
Wolf
,
H. T.
Schmidt
,
H.
Zettergren
, and
H.
Cederquist
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
4504
(
2015
).
61.
N.
de Ruette
,
M.
Wolf
,
L.
Giacomozzi
,
J. D.
Alexander
,
M.
Gatchell
,
M. H.
Stockett
,
N.
Haag
,
H.
Zettergren
,
H. T.
Schmidt
, and
H.
Cederquist
,
Rev. Sci. Instrum.
89
,
075102
(
2018
).
62.
M. H.
Stockett
,
M.
Gatchell
,
J. D.
Alexander
,
U.
Bērziņš
,
T.
Chen
,
K.
Farid
,
A.
Johansson
,
K.
Kulyk
,
P.
Rousseau
,
K.
Støchkel
,
L.
Adoui
,
P.
Hvelplund
,
B. A.
Huber
,
H. T.
Schmidt
,
H.
Zettergren
, and
H.
Cederquist
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
21980
21987
(
2014
).
63.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
B.
Mennucci
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
M.
Caricato
,
X.
Li
,
H. P.
Hratchian
,
A. F.
Izmaylov
,
J.
Bloino
,
G.
Zheng
,
J. L.
Sonnenberg
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
J. A.
Montgomery
, Jr.
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
N.
Rega
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
J. E.
Knox
,
J. B.
Cross
,
V.
Bakken
,
C.
Adamo
,
J.
Jaramillo
,
R.
Gomperts
,
R. E.
Stratmann
,
O.
Yazyev
,
A. J.
Austin
,
R.
Cammi
,
C.
Pomelli
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
V. G.
Zakrzewski
,
G. A.
Voth
,
P.
Salvador
,
J. J.
Dannenberg
,
S.
Dapprich
,
A. D.
Daniels
,
Ö.
Farkas
,
J. B.
Foresman
,
J. V.
Ortiz
,
J.
Cioslowski
, and
D. J.
Fox
, Gaussian 16 Revision B.01,
Gaussian, Inc.
,
Wallingford, CT
,
2016
.
64.
J.-D.
Chai
and
M.
Head-Gordon
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
10
,
6615
(
2008
).
65.
T. H.
Dunning
,
J. Chem. Phys.
90
,
1007
(
1989
).
66.
M.
Sun
,
T. A.
Moore
, and
P.-S.
Song
,
J. Am. Chem. Soc.
94
,
1730
(
1972
).
67.
H.
Horai
,
M.
Arita
,
S.
Kanaya
,
Y.
Nihei
,
T.
Ikeda
,
K.
Suwa
,
Y.
Ojima
,
K.
Tanaka
,
S.
Tanaka
,
K.
Aoshima
,
Y.
Oda
,
Y.
Kakazu
,
M.
Kusano
,
T.
Tohge
,
F.
Matsuda
,
Y.
Sawada
,
M. Y.
Hirai
,
H.
Nakanishi
,
K.
Ikeda
,
N.
Akimoto
,
T.
Maoka
,
H.
Takahashi
,
T.
Ara
,
N.
Sakurai
,
H.
Suzuki
,
D.
Shibata
,
S.
Neumann
,
T.
Iida
,
K.
Tanaka
,
K.
Funatsu
,
F.
Matsuura
,
T.
Soga
,
R.
Taguchi
,
K.
Saito
, and
T.
Nishioka
,
J. Mass Spectrom.
45
,
703
(
2010
).
68.
H.-W.
Jochims
,
M.
Schwell
,
H.
Baumgärtel
, and
S.
Leach
,
Chem. Phys.
314
,
263
(
2005
).
69.
S.
Salzmann
,
J.
Tatchen
, and
C. M.
Marian
,
J. Photochem. Photobiol., A
198
,
221
(
2008
).
70.
M.
Salomon
,
J. M.
Christie
,
E.
Knieb
,
U.
Lempert
, and
W. R.
Briggs
,
Biochemistry
39
,
9401
(
2000
).
71.
S.
Turunen
,
E.
Käpylä
,
K.
Terzaki
,
J.
Viitanen
,
C.
Fotakis
,
M.
Kellomäki
, and
M.
Farsari
,
Biofabrication
3
,
045002
(
2011
).
72.
S.
Salzmann
,
V.
Martinez-Junza
,
B.
Zorn
,
S. E.
Braslavsky
,
M.
Mansurova
,
C. M.
Marian
, and
W.
Gärtner
,
J. Phys. Chem. A
113
,
9365
(
2009
).
73.
B.
Klaumünzer
,
D.
Kröner
, and
P.
Saalfrank
,
J. Phys. Chem. B
114
,
10826
(
2010
).
74.
J.-y.
Hasegawa
,
S.
Bureekaew
, and
H.
Nakatsuji
,
J. Photochem. Photobiol., A
189
,
205
(
2007
).
75.
K.
Zenichowski
,
M.
Gothe
, and
P.
Saalfrank
,
J. Photochem. Photobiol., A
190
,
290
(
2007
).
76.
S. M. J.
Wellman
and
R. A.
Jockusch
,
J. Phys. Chem. A
119
,
6333
(
2015
).
77.
J. A.
Noble
,
E.
Marceca
,
C.
Dedonder
,
I.
Carvin
,
E.
Gloaguen
, and
C.
Jouvet
,
Eur. Phys. J. D
75
,
95
(
2021
).
78.
K.
Honma
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
20
,
26859
(
2018
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.