NMR-Methoden zur eindeutigen Identifizierung von meso-Verbindungen und dem Racemat der zugehörigen Enantiomere
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des Projekts war die eindeutige Identifizierung von meso-Verbindungen und/oder von den Racematen der entsprechenden Enantiomere mit Hilfe der NMR-Spektroskopie. Vor dem Projekt war es lediglich im sogenannten trivialen Fall (einer prochiralen CH2-Gruppe im Symmetriezentrum) und im Fall von eindeutigen Zuordnungen durch HMBC-Korrelationen möglich, eine meso-Verbindung in einer chiralen Umgebung festzustellen. Bei komplexeren Spinsystemen und im Fall der Racemate gab es diese Möglichkeit bisher nicht. Zudem können passiv gekoppelte Spins sogar im trivialen Fall die Identifizierung stark erschweren oder sogar unmöglich machen. Im Projekt wurde deshalb das Problem auf mehreren Ebenen angegangen: Zum einen sollten chirale Medien untersucht bzw. entwickelt werden, die die Unterscheidung der chiralen Molekülteile in einer isotropen und auch anisotropen Phase zur Nutzung anisotroper NMR-Parameter erlauben. Zum anderen sollten eine Vielzahl spezieller Experimente für spezifische homonukleare Entkopplung, spezifische Kopplungsevolution und effizienten Transfer über das Symmetriezentrum der Moleküle hinweg für protonenreiche sowie protonendefiziente und deuterierte Substanzen entwickelt werden. In der Umsetzung wurden mehrere chirale Medien entwickelt, unter anderem mit Eu(BINOL)3Li3 ein neuartiges Lanthanides Shift Reagens, das auch für moderne Tisch-Spektrometer von hohem Interesse sein dürfte, und mit vernetztem Menthol-Styrol ein frei skalierbares chirales Orientierungsmedium für apolare Lösungsmittel. Bei den homonuklear entkoppelten Sequenzen wurden etablierte Sequenzen erfolgreich umgesetzt, aber insbesondere mit BASEREX und dem SHACA-HSQC eine neue Art der selektiven Inversion gefunden, die weit über die Klasse der meso-Verbindungen hinaus Bedeutung haben wird. Mit dem TSE-PSYCHEDELIC konnte die selektive Kopplung in vorher nicht für möglich gehaltener Qualität umgesetzt und diverse Sequenzen für den Transfer über das Symmetriezentrum erfolgreich eingesetzt werden. Weiterhin wurden Vorexperimente für 13C,13C-Korrelationen in protonendefizienten Proben entwickelt, ein Experiment zur hochgenauen Bestimmung quadrupolarer Kopplungen für deuterierte Proben sowie eine allgemeine Methode zur Bestimmung der relativen Konfiguration flexibler Moleküle vorgestellt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Q.E.COSY: determining sign and size of small deuterium residual quadrupolar couplings using an extended E.COSY principle", Magn. Reson. Chem. 54, 351-357 (2016)
P. Tzvetkova, B. Luy
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mrc.4386) - "Configuration Determination by Residual Dipolar Couplings: Accessing the Full Conformational Space by Molecular Dynamics with Tensorial Constraints", Chem. Sci. 10, 8774-8791 (2019)
P. Tzvetkova, U. Sternberg, T. Gloge, A. Navarro-Vázquez, B. Luy
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c9sc01084j) - "Real-time pure shift measurements for uniformly isotope-labeled molecules using X-selective BIRD homonuclear decoupling", J. Magn. Reson. 302, 64-71 (2019)
J. Haller, A. Bodor, B. Luy
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jmr.2019.03.011) - "Determination of configuration and conformation of a Reserpine derivative with seven stereogenic centers using molecular dynamics with RDC‐derived tensorial constraints", Chem. Eur. J. 26, 14435- 14444 (2020)
E. Sager, P. Tzvetkova, A. D. Gossert, P. Piechon, B. Luy
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/chem.202002642) - "Fundamental and practical aspects of molecular dynamics using tensorial orientational constraints", Liquid Crystals 47, 2043-2057 (2020)
M. E. Di Pietro, P. Tzvetkova, T. Gloge, U. Sternberg, B. Luy
(Siehe online unter https://doi.org/10.1080/02678292.2020.1729424) - "Power of Pure Shift HαCα Correlations: A Way to Characterize Biomolecules under Physiological Conditions", Anal. Chem. 2020 ,92, 18, 12423-12428 (2020)
A. Bodor, J. D. Haller, C. Bouguechtouli. F. X. Theillet, L. Nyitray, B. Luy
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c02182) - "Probing Long‐Range Anisotropic Interactions: a General and Sign‐Sensitive Strategy to Measure 1H–1H Residual Dipolar Couplings as a Key Advance for Organic Structure Determination", Angew. Chem. Int. Ed. 59, 5316- 5320 (2020). Angew Chem 123, 5354-5358 (2020)
D. Sinnaeve, J. Ilgen, M. E. Di Pietro, J. Primozic, V. Schmidts, C. M. Thiele, B. Luy
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201915278)
