PBLG-Gel

PBLG-Gel

Eine, der zwei großen Gruppen von Alignmentmedien für die Strukturaufklärung kleiner organischer Moleküle sind neben lyotrop flüssigkristaliner Phasen, die Polymergele, so genannte SAG-Medien (engl.: strain induced alignment in a gel). Polymergele bestehen aus quervernetzten Polymersträngen wie beispielsweise mit Divinylbenzol vernetztes Polystyrol.

Zur Bestimmung von RDCs mittels Polymergelen wird der Analyt zusammen mit dem Lösungsmittel und einem entsprechenden Polymergelstäbchen in ein NMR-Röhrchen gegeben. Das Polymer quillt auf. Sobald der Durchmesser des Gels größer ist als der des NMR-Röhrchens werden Scherkräfte wirksam, die zu einer Störung der isotropen Molekülbewegung führen und eine anisotrope Umgebung erzeugen (siehe Abbildung). Diese einfache Probenpräparation stellt einen großen Vorteil von Polymergelen dar, außerdem lässt sich die Stärke der Orientierung durch den Durchmesser des Polymerstabes beliebig steuern.

Von Nachteil sind allerdings die langen Quellzeiten (bis zu 2 Monate) und die langsame Diffusion des Analyten in das Gel. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass nur wenige chirale Polymergele bekannt sind. Eine chirale Umgebung ist jedoch notwendig um Enantiomere eines Analyten unterscheidbar zu machen. Andererseits ist von dem helical chiralen Homopolypeptid PBLG, welches bereits erfolgreich als chirales flüssigkristallines Alignmentmedium eingesetzt wird, bekannt, dass es diese Eigenschaft aufweist.

Dementsprechend war die Motivation ein Polymergel, mit dem Vorteil der einfachen Skalierbarkeit der Orientierungsstärke, basierend auf helical chiralem PBLG zu synthetisieren. Was die Differenzierung von Enatiomeren in einem SAG-Medium erlaubt.

Hierbei konnte bereits ein erfolgreiches Versuchsprotokoll ausgehend von der Synthese von PBLG erarbeitet werden. Als Quervernetzter wird ein Diamin verwendet, welches eine kovalente Verknüpfung der PBLG-Helices ermöglicht. Die daraus erhaltenen Gele erlauben die verlässliche Messung von RDCs und zeigen zusätzlich die gewünschte enatiomerendifferenzierende Eigenschaft.

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1 T. Montag, C. M. Thiele, Cross-Linked Helically Chiral Poly-(γ-benzyl-L-glutamate) as Enantiodiscriminating Alignment Medium, Chem. Eur. J. 2013, 19, 2271-2274.