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Spezielle NMR-Methoden

Ein „eindimensionales“ NMR-Spektrum besitzt 2 Dimensionen: die x-Achse stellt die Resonanz­fre­quenz dar (die chemische Verschiebung in ppm) und die y-Achse die Signal-Intensität. Im Gegensatz dazu stellen die beiden Achsen eines 2D-NMR-Spektrums zwei Frequenz-Achsen dar. Die dritte (z-Achse) ist im Falle eines 2D-NMR-Spektrums die Intensitätsachse. Die übliche Darstellung eines 2D-NMR-Spektrums erfolgt durch eine Schnitt-Darstellung (Höhenlinien-Visualisierung vergleichbar mit einer Landkarte). Üblicherweise werden in einem 2D-NMR-Spektrum die zwei Frequenz-Achsen in F2 (direkte, gemessene Dimension) und F1 (indirekte Dimension) unterteilt. Die für die Strukturaufklärung wichtigsten zweidimensionalen NMR-Techniken sind das [1H,1H]-COSY-, das [1H,1H]-NOESY-Experiment sowie das [1H,13C]-HSQC- und das [1H,13C]-HMBC-Experiment.

 

 

Das [1H,1H]-COSY-Experiment

 

 

Innerhalb des COSY-Experimentes werden skalare Kopplungen benachbarter Protonen beobachtet. Seltener sind auch Kopp­lungen über mehrere Bindungen (long-range) zu detektieren. Diese Kopplungen sind insbesondere für die Zuordnung von 1H-NMR-Signalen bedeutsam und stellen neben dem 1D-1H-NMR-Spektrum eine sehr wichtige Analyse dar.

Das [1H,1H]-NOESY- bzw. ROESY-Experiment

 

 

Das NOESY- bzw. ROESY-Experiment wird zur Zuordnung räumlich benachbarter Protonen genutzt. Durch einen Effekt, der als Kern-Overhauser-Effekt bezeichnet wird, kommt es bei diesem NMR-spektroskopischen Experiment zur Korrelation von in räumlicher Nachbarschaft stehenden Wasserstoff-Kernen. Das NOESY- bzw. ROESY-Experiment ist insbesondere zur Aufklärung stereochemischer Verhältnisse bedeutsam.

 

Das [1H,13C]-HSQC- bzw. HMQC-Experiment

 

 

Mit dem HSQC- bzw. HMQC-Experiment kann durch die Untersuchung der direkten Kopplung von Protonen an Kohlenstoff-Atome eine Zuordnung von 1H- bzw. 13C-NMR-Signalen erfolgen. Dadurch ist eine Aussage über das Kohlenstoff-Gerüst möglich. Da hierbei „indirekt“ ein 13C-NMR-Spektrum gewonnen wird, ist bereits mit recht geringen Probenmengen eine Aussage über die direkt an Protonen gebundenen Kohlenstoff-Atome möglich.

 

Das [1H,13C]-HMBC-Experiment

 

 

Das HMBC-Experiment stellt ein unschätzbares Tool für die Strukturaufklärung von Naturstoffen dar. Im Gegensatz zum HSQC- bzw. HMQC-NMR-Spektrum wird im HMBC-NMR-Spektrum die „long-range“-Kopplung von Protonen zu weiter entfernten Kohlenstoff-Atomen analysiert. Liegen genügend Protonen im Molekül vor, ist somit die Aufklärung des Kohlenstoff-Gerüstes durch indirekte Messung über die 1H-NMR-Spektren möglich.

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