Dynamik

Dynamik

Organische Moleküle in Lösung sind selten starr. Stattdessen existieren eine Vielzahl von dynamischen Vorgängen, wobei sich vor allem Rotationen in NMR-Spektren bemerkbar machen. Das bekannteste Beispiel ist die freie Rotation einer Methylgruppe, die dazu führt, dass die drei Protonen der Methylgruppe im 1H-NMR-Spektrum nicht unterscheidbar sind. Nicht immer kann aber um jede Bindung frei rotiert werden, sondern es existieren Vorzugsorientierungen, Rotationsisomere oder -konformere genannt. Durch Rotation um Bindung(en) kann von einem Konformer in ein anderes gewechselt werden.

Ob eine Rotation um eine Bindung stattfindet oder nicht, und wie schnell diese Rotation ist, hängt von zwei Parametern ab: Der für die Rotation nötigen Energie (die Rotationsbarriere), und der verfügbaren Energie (die Temperatur). Aus der Geschwindigkeit einer Rotation bei einer bestimmten Temperatur ist es somit möglich, die Rotationsbarriere und somit die Bindungsstärke einer Bindung zu bestimmen. Dies haben wir in den Projekten Grubbs-II und Bis-NHC getan.

Bei flexiblen Molekülen ist es möglich, dass mehrere Konformere bei Raumtemperatur stabil sind und durch (mehrere) Rotationen ineinander überführbar sind. Diese Konformere können alle gleich populiert sein, also gleich wahrscheinlich vorliegen. Sie können aber auch, abhängig von ihren relativen Energien, unterschiedlich populiert sein. Die Fragestellung, welches Konformer zu wieviel Prozent populiert ist, kann eine Fragestellung sein, die mit RDCs beantwortet werden kann (siehe Lacton). Ein aktuelles Projekt, das sich mit einem solch flexiblen Molekül befasst, ist das Tetrapeptid.

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passende Publikationen

1 C. M. Thiele, A. Marx, R. Berger, J. Fischer, M. Biel, A. Giannis, Determination of the relative configuration of a five-membered ring compound using RDCs, Angew. Chem. 2006, 118, 4566-4571, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 4455-4460.
2 S. Leuthäußer, V. Schmidts, C. M. Thiele, H. Plenio, π-Face Donor Properties of N-Heterocyclic Carbenes in Grubbs II Complexes, Chem. Eur. J. 2008, 14, 5465-5481.
3 C. M. Thiele, V. Schmidts, B. Böttcher, I. Louzao, R. Berger, A. Maliniak, B. Stevensson, On the Treatment of Conformational Flexibility when using Residual Dipolar Couplings for Structure Determination, Angew. Chem. 2009, 121, 6836-6840, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6708-6712.