Magnet zum Kernresonanzspektrometer |
chemischen
Verbindungen zu suchen. Zwei dieser Methoden sollen kurz
umrissen werden. Die erste nennt sich Kern-Overhauser-Spektroskopie und beruht darauf,
dass verschiedene Kernspins (damit werden die magnetischen Eigenschaften der Atome
bezeichnet) voneinander wissen können, obwohl die zugehörigen Atome keine chemische
Bindung miteinander eingehen. Dies bedeutet, dass das Verfahren vor allem in der
Nahordnung wirksam ist. Es ist für den inframolekularen Fall schon lange erprobt, für intermolekulare
Verhältnisse bedarf es noch eingehender weiterer methodischer Entwicklung, um
Fehlinformationen auszuschließen. Ein zweiter Ansatz wird bei uns mit der Messung von
Diffusionskonstanten verfolgt. Moleküle bewegen sich in Lösung mit einer bestimmten
mittleren Geschwindigkeit, die nach dem Stokes-Einstein-Gesetz von ihrer
molekularen Masse, der Temperatur und der Viskosität des Lösungsmittels abhängt. Findet
nun ein Molekül in Lösung einen anderen Partner, mit dem es, wie der Chemiker sagt,
komplexiert, so vergrößert sich die Masse der sich bewegenden Einheit und damit ändert
sich entsprechend die Diffusionskonstante. Mit diesem Verfahren kann man daher auch
schwachen molekularen Assoziationen nachspüren. Die Methode der Kernresonanz ist
aufwendig und teuer. Ein besonders leistungsfähiges Forschungsgerät mit einem Magnetfeld
von 16.5 Tesla wurde kürzlich am Institut für Analytische Chemie installiert, das Foto
zeigt den großen Magneten. Mit kaum einer anderen Methode lässt sich so detailliert das
Verhalten von Molekülen betrachten.
Prof. Dr. Stefan Berger
Universität Leipzig
Institut für Analytische Chemie
Linnestraße 3
04103 Leipzig
Telefon: (0341)9736100
Fax:(0341)9736115
e-mail: stberger@rz. uni-leipzig. de
Internet: www. uni-leipzig. de/~nmr/
ANALYTIK
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Chemische Reaktionen finden
zumeist in Lösung statt. Daher ist es zunächst wichtig, die Strukturen gelöster Stoffe
zu kennen. Die zentrale Strukturmethode der Chemie für gelöste Stoffe ist die
Kernresonanzspektroskopie (NMR), mit der man den Feinbau von Molekülen in Lösung sehr
genau untersuchen kann. Die methodische Entwicklung auf diesem Sektor ist zwar noch nicht
zu Ende gekommen, hat aber inzwischen einen sehr hohen technischen Stand erreicht. Je nach
Problemlage gibt es ausgearbeitete Protokolle, nach denen ein bestimmtes Strukturproblem
gelöst werden kann. Am Institut für Analytische Chemie der Universität Leipzig
beschäftigen wir uns daher mit einer weiterführenden Fragestellung. Nicht mehr nur die
Struktur gelöster Moleküle, sondern ihre Interaktion mit sich selbst, |
mit anderen gelösten Molekülen
oder mit dem Lösungsmittel steht im Mittelpunkt einer unserer Forschungs-einrichtungen.
Der Grund hierfür ist einfach: Je nach Umgebung können Moleküle ihre Konformation, d.h.
interne Freiheitsgrade bei Drehung um bestimmte chemische Bindungen ändern und dadurch
andere Eigen-schaften betonen. Ein kleines Peptid zum Beispiel wird sich in wässriger
Lösung anders verhalten als in einer Zellmembran, weil diese beiden Medien völlig andere
Eigenschaften zur Solvatation sprich zur Umhüllung des »gelösten« Peptids besitzen
können.
Die NMR-Spektroskopie bietet nun mehrere Möglichkeiten nach solchen Interaktionen
zwischen gelöstem Stoff und seiner Umgebung, also etwa dem Lösungsmittel oder anderen |
