Unterbrochene NMR Pulssequenzen

Die Kernresonanzspektroskopie (NMR: Nuclear Magnetic Resonance) ist eine der heute am weitesten verbreitete Methode zur Strukturanalyse von kleinen und mittelgroßen Molekülen. Mit ihr werden die magnetischen Eigenschaften von Atomkernen untersucht. Die Absorption gewisser Wellenlängen von Radiofrequenzpulsen liefert Informationen über die chemische Umgebung von Atomkernen sowie über deren Konnektivitäten. Die NMR Spektroskopie lässt nicht nur die Analyse der molekularen Struktur zu, sondern ermöglicht auch Aussagen über das dynamische Molekülverhalten, wie konformationelle Umlagerungen. Aufgrundderhöchsten Sensitivität werden meistens Wassertoffatome untersucht. Jeder Wasserstoffkern erzeugt ein Signal im NMR Spektrum, welches durch Interaktionen mit anderen Wassertoffkernen aufgespalten ist. Diese Aufspaltungen führen zu teils starken Signalüberlagerungen. Wir haben kürzlich ein Verfahren zur Beseitigung dieser Aufspaltungen entwickelt (Pure shift NMR), welches zu einer signifikanten Steigerung der Auflösung von NMR Spektren führt. Diese Methode funktioniert jedoch nur wenn die Absorptionsfrequenzen der wechselwirkenden Atome nicht zu ähnlich sind. Im Zuge dieses Projektes werden wir die Pure Shift NMR erweitern auf wechselwirkende Atome mit ähnlichen Absorptionsfrequenzen. Eine damit verwandte Technik erlaubt das Studium von schnellen chemischen Reaktionen, auch wenn eine Komponente in der Reaktion nur sehr kurzlebig ist und somit in herkömmlichen Spektren unsichtbar. Obwohl die NMR Spektroskopie oft benutzt wird um langsame chemische Reaktionen (welche Minuten oder Stunden dauern) zu untersuchen, ist es sehr viel schwieriger Informationen über Reaktionen im Bereich von Sekunden oder schneller zu erhalten. Zwei neue Methoden in diesem Projekt erlauben die Unterbrechung des NMR Experimentes um damit einerseits reversible und andererseits irreversible sehr schnelle chemische Reaktionen zu untersuchen. Diese Verfahren können neben chemischen Reaktionen auch für schnelle konformationelle Änderungen zum Beispiel in intrinsisch ungefalteten Proteinen angewendet werden.

Ein Interview über dieses Projekt wurde in the uni-internen Zeitschrift UniZeit veröffentlicht. Ich wurde eingeladen Vorträge über Pure shift NMR für Chemiestudenten an österreichischen und ausländische Universitäten zu halten. Zusammen mit Sebastian Tassoti (ehemaliger Dissertant dieses Projektes) sind wir dabei fachdidatische Experimente im Bereich NMR für GamnasistInnen zu entwickeln und diese Methode auch auf einem einfachen Niveaus zu präsentieren.