Neuartige gekoppelte Methoden in der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie mit 1D/2D NMR Detektion basierend auf Niederfeld NMR-Spektrometer

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Wilhelm
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Polymermaterialien ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540563241

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung von gekoppelten Analysemethoden basierend auf der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) in Kombination mit chemisch selektiver Detektion. Als chemisch selektive Detektion werden kompakte Niederfeldspektrometer basierend auf Permanentmagneten eingesetzt und für die Onlinekopplung mit der HPLC optimiert. Ziel ist es, Analytmischungen aufzutrennen, simultan spektroskopisch zu charakterisieren und somit eine bisher nicht erreichbare detaillierte Charakterisierung zu ermöglichen. Das Projekt verfolgt verschiedene Ansätze für die Optimierung der Methodik, die wichtigsten Aspekte sind die Lösungsmittelunterdrückung, die Adaption von 2D-NMR Methoden zur Kopplung mit der Chromatographie sowie die Erhöhung der Sensitivität der Methodik durch eine neuartige chromatografische Methode, der Fourier Flüssigkeitschromatografie (FT-LC). Die Unterdrückung der Lösungsmittelsignale, gerade bei der geplanten Verwendung protonierter Lösungsmittel, ist eine der wesentlichsten Ansätze für eine universell anzuwendende Charakterisierungsmethode. Die intensiven Signale protonierter Lösungsmittel, die oft einen Faktor 1000 über den Peaks der Analyten liegen, sollen durch eine neuartige Kombination verschiedener Methoden der Lösemittelunterdrückung eliminiert und somit die Sensitivität und Selektivität optimiert werden. Ein wichtiger Aspekt der Lösemittelunterdrückung ist die Optimierung für Lösemittelgradienten, die in der HPLC zur Probenauftrennung Anwendung finden und durch verschiedene Effekte, z.B. den Drift der chemischen Verschiebung der NMR Signale, eine Unterdrückung erschweren. Der zweite wichtige Ansatz des Projektes ist die Verwendung der 2D NMR Detektion in der Kopplung mit der HPLC. Durch eine zusätzliche spektrale Dimension sind deutlich mehr molekulare Informationen über die Analyten zugänglich, ein Beispiel ist die molekulare Größenbestimmung über 2D DOSY Messungen. Ein Ziel ist die Minimierung der Messzeit der deutlich aufwendigeren 2D NMR Experimente, da die benötigte Messzeit der spektroskopischen Analytik die Auflösung der chromatographischen Separation limitiert. Ebenfalls von hoher Wichtigkeit für die benötigte Messzeit ist die Sensitivität der Methodik. Hier setzt der dritte Aspekt des geplanten Projektes an: Die Sensitivität der Methodik soll durch die Anwendung einer neuen chromatografischen Methode, auch Fourier Transformation Flüssigkeitschromatografie (FT-LC) genannt, signifikant verbessert werden. Das Ziel ist die Entwicklung einer gekoppelten Charakterisierungsmethodik, die eine vollständige Analyse auch besonders komplexer Molekülmischungen ermöglicht und dennoch nur geringen Aufwand sowohl in Anschaffung als auch in der Anwendung erfordert und somit auch für kleinere Labore interessant ist. Hierdurch ergeben sich zahlreiche Anwendungsgebiete, z.B die Polymer-, Lebensmittel- und Arzneimittelanalytik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen