600 MHz NMR-Spektrometer

• Subject Area: Molecular Chemistry
• Term: Funded in 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 160555925

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Die NMR-Spektroskopie gehört im Fach Chemie zu den fundamentalen Methoden zur eindeutigen Strukturaufklärung, zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen und zur Bestätigung einer dargestellten Substanz. Durch die Nutzung hoher Feldstärken und modernster Kryotechniken kann dabei eine verbesserte Auflösung der Spektren erreicht werden, so dass man durch die Aufspaltung der Signale und unter Verwendung zweidimensionaler NMR-Untersuchungen eindeutige Informationen über die Wechselwirkung benachbarter Atome erhält. Gleichzeitig enthalten die in der aktuellen Forschung synthetisierten Substanzen oft Heteroatome wie Fluor, Phosphor, Silizium und Stickstoff. Aus diesem Grund werden für die Arbeiten Probeköpfe verwendet, die sowohl die Aufnahmen von 1H- und 19F- bzw. 1H- und 31P-entkoppelte 13C-NMR-Spektren erlauben. Weiterhin ist für die Durchführung der vielschichtigen weiteren Forschungsarbeiten ein zusätzlicher Breitbandprobenkopf für die Beobachtung von 15N-31P-Kernen wichtig, so dass hierdurch die benötigten Strukturinformationen zugänglich sind. Beispielhaft sollen an dieser Stelle einige wenige Forschungsvorhaben geschildert werden, die die Bandbreite der Anforderungen an das System darstellen. Auf Grund der Tatsache, dass die NMRSpektroskopie essentiell für die Organische Chemie ist, kann dies an dieser Stelle nur exemplarisch erfolgen. Im Rahmen der Entwicklung einer Brønstedtsäure-katalysierten Darstellung von optisch aktiven trifluormethylierten 1,4-Dihydropyridazinen gelang unter organokatalytischen Rahmenbedingungen die hoch stereoselektive Synthese der gewünschten Produkte. Neben den rein synthetischen Aspekten wurde hierbei unter anderem unter Nutzung der NMR-Spektroskopie bei hoher Feldstärke in Verbindung mit andern analytischen Methoden der Mechanismus der dieser Reaktion zugrundeliegenden 6π-Elektrozyklisierung eindeutig nachgewiesen. Vor dem Hintergrund, dass fossile Quellen für Kohlenwasserstoffe in der Zukunft knapp werden, betrachtet man in der chemischen Forschung zunehmend Methoden, die alternative Wege zu dieser Substanzklasse eröffnen. Hierzu wurde der Abbau von Lignin unter Nutzung mechanochemischer lösungsmittelfreier Techniken untersucht, wobei eine Aussage auf die breite Anwendbarkeit erzielt werden sollte. Um die Abbauprozesse im Detail verstehen zu können wurden daher unter Nutzung des 600 MHz-NMRSpektrometers diese in 2D-NMR-Experimenten im Details betrachtet. Basierend auf den Ergebnissen gewann man die Erkenntnis, dass mechanochemische Abbauprozesse für eine Vielzahl natürlicher Ligninquellen nutzbar ist. In einem weiteren exemplarisch aufgeführten Projekt wurde die Darstellung von 1,2-Benzotiazinen aus Sulfoximinen und Alkinen, die über eine Rhodium-katalysierte oxidative Annellierung erreicht wurde, mechanistisch unter anderem unter Nutzung von NMR-Techniken untersucht

Publications

• Calcium-Catalyzed Friedel-Crafts Alkylation at Room Temperature. Angewandte, Chemie, International Edition, Vol. 49. 2010, Issue 21, pp. 3684-3687.
  M. Niggemann, M. J. Meel
  
• Synthesis of S-adenosyl-L-homocysteine capture compounds for selective photo-induced isolation of methyltransferases. ChemBioChem, Vol. 11. 2010, Issue 2, pp. 256-265.
  C. Dalhoff, M. Hüben, T. Lenz, P. Poot, E. Nordhoff, H. Köster, E. Weinhold
  
• Brønsted Acid Catalysis: Hydrogen Bonding versus Ion Pairing in Imine Activation. Angewandte Chemie, Vol. 123. 2011, pp. 6488 – 6493 / Angewandte Chemie, International Edition, Vol. 50. 2011, Issue 28, pp. 6364-6369.
  M. Fleischmann, D. Drettwann, E. Sugiono, M. Rueping, R. M. Gschwind
  
• A selenium-based click AdoMet analogue for versatile substrate labeling with wild-type protein methyltransferases. ChemBioChem, Vol. 13. 2012, Issue 8, pp. 1167-1173.
  S. Willnow, M. Martin, B. Lüscher, E. Weinhold
  
• Asymmetric Synthesis of Gonioheptolide A Analogues via an Organocatalytic Aldol Reaction as the Key Step. Synthesis, Vol. 44. 2012, Issue 22, pp. 3483-3488.
  D. Enders, S. David, K. Deckers, A. Greb, G. Raabe
  
• Synthesis of Chiral Sulfoximine-based Thioureas and their Application in Asymmetric Organocatalysis. Beilstein Journal of Organic Chemistry, Vol. 8. 2012, pp. 1443–1451.
  M. Frings, I. Thomé, C. Bolm
  
• Asymmetric Ion Pair Catalysis of 6π Electrocyclizations: Brønsted Acid Catalyzed Enantioselective Synthesis of Optically Active 1,4- Dihydropyridazines. Angewandte Chemie, Vol. 125. 2013, Issue 31, pp. 8166-8169 / Angew. Chem. Int. Ed., Vol. 52. 2013, pp. 8008 – 8011.
  A. Das, C. M. R. Volla, I. Atodiresei, W. Bettray, M. Rueping
  
• Mechanochemical degradation of lignin and wood by solvent-free grinding in a reactive medium. Green Chemistry, Vol. 15. 2013, pp. 160-166.
  T. Kleine, J. Buendia, C. Bolm
  
• Rhodium-Catalyzed Oxidative Annulation of Novel Approach Towards 2,1-Benzothiazine. Angewandte Chemie, Int. Ed., Vol. 52. 2013, Issue 44, pp. 11573 -11576 / Angewandte Chemie, Vol. 125. 2013, pp. 11787 - 11790.
  W. Dong, L. Wang, K. Parthasarathy, F.F. Pan, C. Bolm.
  
• Single Crystal X-ray diffraction and solution studies of anion-π interactions in Npentafluorobenzyl-pyridinium salts. European Journal of Organic Chemistry, Vol. 2014, Issue 12, pp. 2435-2442.
  Michael Giese, Markus Albrecht, Tatjana Repenko, Johannes Sackmann, Arto Valkonen, Kari Rissanen