NMR-Methoden zur eindeutigen Identifizierung von meso-Verbindungen und dem Racemat der zugehörigen Enantiomere

• Antragsteller: Professor Dr. Burkhard Luy
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270849011

Neben der Röntgenkristallographie stellt die hochauflösende NMR-Spektroskopie die wichtigste Methode zur Strukturaufklärung organischer Moleküle dar. Bei der spektroskopischen Untersuchung treten dabei regelmäßig Schwierigkeiten bei sogenannten meso-Verbindungen auf, die nur äußerst schwer von einem Racemat der zugehörigen Enantiomere unterschieden werden können. Bisherige NMR-Methoden erlauben eine eindeutige Identifizierung nur in Fällen, in denen über das Symmetriezentrum hinweg direkt skalar gekoppelte Spins ohne signifikante Signalüberlagerung detektiert werden können. Für Moleküle mit überlappenden Multipletts oder ohne ausreichend NMR-aktive Kerne am Symmetriezentrum gibt es derzeit keine praxistauglichen Experimente. Zudem erlauben lediglich meso-Verbindungen eine positive Identifizierung durch Signalverdopplung, während ein entsprechendes Racemat nicht von zufälliger Entartung unterschieden werden kann.Ziel des Projekts ist es nun, einen Satz effizienter, praktisch anwendbarer NMR-Methoden für möglichst alle zu erwartenden Spinsysteme organischer meso-Verbindungen und den entsprechenden Racematen zu entwickeln. Dazu soll zum einen maximale Auflösung durch heteronukleare und vor allem homonukleare Entkopplung erzielt werden; zum anderen sollen indirekt gekoppelte Kerne über TOCSY-artige Pulssequenzen über das Symmetriezentrum hinweg korreliert werden, womit die Anzahl der zur Unterscheidung verwendbaren Kerne deutlich erhöht wird. Weiterhin sollen durch partiell orientierte Proben dipolare Restkopplungen nutzbar gemacht werden, die prinzipiell sowohl Korrelationen über große Distanzen und durch den Raum ermöglichen, wie auch eine positive Identifizierung der Racemate durch Kopplungsunterschiede erlauben. Schließlich sollen einzelne Methoden auf schnelle Pulssequenzen mit wenigen Scans reduziert werden, um Hyperpolarisationsmethoden auf Kerne mit geringer Isotopenhäufigkeit anwenden zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen