21.02.2011

Enträtselung molekularer Strukturen

Mit einer neuen Methode lässt sich durch die Messung dipolarer Restkopplungen die Struktur eines Moleküls erhalten.


Mit einer verbesserten Methode der Kernspinresonanzspektroskopie lässt sich durch die Messung dipolarer Restkopplungen die Struktur eines Moleküls erhalten.

Chemiker des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode zur Identifizierung chemischer Verbindungen vorgestellt. Das angewandte Verfahren stellt eine Verfeinerung der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie) dar, die sich über Jahrzehnte für die Strukturaufklärung organischer Moleküle bewährt hat. Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse zeigen einen einfachen Zugang zu Strukturinformationen, wenn klassische Analysemethoden versagen.

Abb.: Puzzle gelöst: Mittels dipolarer Restkopplungen lassen sich Strukturen organischer Moleküle nachweisen. (Grafik: Grit Kummerlöwe und R. Oehme)

Das Team von Burkhard Luy vom KIT und Stefan F. Kirsch von der TUM hat gezeigt, dass bestimmte NMR-Parameter, sogenannte dipolare Restkopplungen (RDCs), entscheidend zur Aufklärung des grundlegenden Aufbaus von chemischen Verbindungen beitragen können. Hierzu betteten sie die Moleküle, aus denen die Verbindung besteht, in ein Gel ein, das ihre Beweglichkeit leicht einschränkt. Durch Streckung des Gels lassen sich die Moleküle in einer Vorzugsrichtung anordnen. Während sich in Lösung die dipolaren Restkopplungen herausmitteln, sind sie in solchen teilweise orientierten Proben messbar und liefern schließlich Daten, die sich zu einem Abbild des Moleküls zusammensetzen lassen.

Die Forscher überprüften diesen neuen Ansatz zur Strukturaufklärung, indem sie ein Molekül untersuchten, dessen atomare Zusammensetzung zwar bekannt war, nicht jedoch, wie genau die einzelnen Atome des Moleküls miteinander verknüpft sind. Klassische Analysemethoden versagten aufgrund der Kompaktheit des Moleküls. Die Strukturaufklärung gelang in diesem konkreten Fall durch dipolare Restkopplungen, so dass mit dem gewonnen Wissen Rückschlüsse auf die Bildung des Moleküls möglich waren, über die man vorher nur spekulieren konnte.

„Nicht alle Strukturen werden sich zukünftig auf diesem Wege analysieren lassen“, so Luy und Kirsch. „Die Anwendung der neuen Methode bietet jedoch ein weiteres Werkzeug, um die strukturellen Rätsel der Natur zu entschlüsseln.“

Karlsruher Institut für Technologie / AL / KK


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