600 MHz NMR (Kernresonanzspektrometer)

• Subject Area: Molecular Chemistry
• Term: Funded in 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 259238006

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Die NMR-Abteilung der anorganischen Chemie wurde durch die Anschaffung eines NMR-Paketes bestehend aus einem 400 und 600 MHz-Gerät neu konzeptioniert. Ein wesentlicher Punkt stellte dabei die zeitgemäße NMR-Technik dar, indem Geräte mit empfindlichen Multikernprobenköpfen, Gradienteneinheit, automatischem Tuning und Matching und schneller Automation durch programmierbare Probenwechsler und Gradientenshimsystem (sehr guter Shim in der Regel weniger als 1 Minute pro Probe) eingeführt wurden. Das 600 MHz Gerät wurde in den vergangenen 3 Jahren mit einer ständigen Verfügbarkeit für Mitarbeiter betrieben. Das konnte durch den benutzerfreundlichen Automationsbetrieb in Verbindung mit dem Probenwechsler realisiert werden, der die selbstständige Durchführung einer Fülle von 1D- und auch 2D- NMR-Experimenten erlaubt. Auf diese Weise wurde ein effektiver Routinebetrieb für alle Forscher zur Verfügung gestellt. Während das 400 MHz Gerät vor allem für Routine-Messungen genutzt wurde, kam das 600 MHz NMR- Gerät weitaus intensiver für die Durchführung von Spezialmessungen an immer kompliziertere Komplexen zum Einsatz. Dabei war die Spektrencharakteristik (schmale Multiplettsignale, bessere Auflösung, höhere Empfindlichkeit) eines 600 MHz-Gerätes gegenüber einem 400 MHz-Gerät besonders bei Aufklärung von Reaktionsgemischen mit vielen Signalen oder bei der Aufnahme von 13-C oder 15-N Spektren sehr geschätzt. Zweidimensionale Spektren außerordentlich guter Qualität und Auflösung konnten generiert werden. Intensiv wurde auch die Strukturaufklärung von Verbindungen in Lösung betrieben. Hierzu werden gerne NOESY (EXSY) und ROESY genutzt. Temperaturabhängige Spektren dienen zum Verständnis von Moleküldynamik. Das Spektrometer wurde vor allem im sich rasch entwickelnden Gebiet der Diffusion- Ordered Spectroscopy (DOSY) stark eingesetzt. Diese Methode erlaubt es, wertvolle Informationen zur Aggregation in Lösung zu erhalten und ist vor allem für die s-Block-Chemie ein unverzichtbarer Gewinn. Nach dem kürzlich publizierten Konzept der externen Kalibrierungskurven zur Bestimmung von Molmassen werden bei uns standardmäßig mit großem Know-How Molekulargewichte von Metallkomplexen in Lösung bestimmt. Diese dienen nicht selten als Argumente in Publikationen für Aussagen über die Aggregation. Grundsätzlich kann festgehalten werden, dass das 600 MHz NMR-Gerät wesentliche Beiträge zu allen Publikationen, die während des 3-Jahres-Zeitraums entstanden, erbracht hat. So konnte zum Besipiel Dank hochauflösende NMR alle Hydridpositionen in jüngst publizierten Sr- und Ba-Hydrid-Clustern eindeutig festgelegt werden. Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit den beiden Lehrstühlen der Organischen Chemie konnten zum einen mit dem empfindlichen 600 MHz-Gerät erfolgreich Allenyliden-Komplexe mit schwierig aufzunehmenden 13C-Spektren charakterisiert werden als auch experimentelle Beweise für die krebsspezifische, intrazelluläre reduktive Aktivierung von „Anticancer Prodrugs“ durch Aufnahme etlicher 195Pt-Spektren erbracht werden.

Publications

• Carbon-rich cyclopentadienyl ruthenium allenylidene complexes. New J. Chem. 2016, 40, 6127-6134
  S. Spoerler, F. Strinitz, P. Rodehutskors, L. Mueller, A. R. Waterloo, M. Duerr, E. Huebner, I. Ivanovic-Burmazovic, R. R. Tykwinski, N. Burzlaf
  
• Carbon-rich dinuclear ruthenium bisallenylidene complexes. J. Organomet. Chem. 2016, 821, 122-129
  S. Spoerler, L. Mueller, A. R. Waterloo, R. Tykwinski, N. Burzlaff
  
• A Simple Route to Calcium and Strontium Hydride Clusters, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 11880-11884
  B. Maitland, M. Wiesinger, J. Langer, G. Ballmann, J. Pahl, H. Elsen, C. Färber, S. Harder
  
• Calcium Hydride Reactivity: Formation of an Anionic N-Heterocyclic Olefin Ligand. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 6906-6910
  A. Causero, H. Elsen, J. Pahl, S. Harder
  
• Calcium stilbene complexes: structures and dual reactivity, Chem. Commun. 2017, 53, 10386-10389
  A. Causero, H. Elsen, G. Ballmann, A. Escalona, S. Harder
  
• Cancer‐Specific, Intracellular, Reductive Activation of Anticancer PtIV Prodrugs. Chem. Eur. J. 2017, 23, 5678-5681
  V. Reshetnikov, S. Daum, A. Mokhir
  
• Self-Asslemby of Magnesium Hydride Clusters Driven by Chameleon-Type Ligands, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 5021-5025
  J. Langer, B. Maitland, S. Grams, A. Ciucka, J. Pahl, H. Elsen, S. Harder
  
• Simple Access to the Heaviest Alkaline Earth Metal Hydride: A Strongly Reducing Hydrocarbon-Soluble Barium Hydride Cluster. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 16654-16659
  M. Wiesinger, B. Maitland, C. Färber, G. Ballmann, C. Fischer, H. Elsen, S. Harder,
  
• Imine hydrogenation with simple alkaline earth metal catalysts, Nat. Catal. 2018, 1, 40-47
  H. Bauer, M. Alonso, C. Färber, H. Elsen, J. Pahl, A. Causero, G. Ballmann, F. De Proft, S. Harder
  
• RuBisCO-Inspired CO2 Activation and Transformation by an Iridium(I) Complex, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2455 –2458
  J. Langer, A. Hamza, I. Papai