Probing the geometries of functional hydrogen bonds in solution by NMR and Combined NMR/UV/Vis spectroscopy

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Das Ziel dieses Vorhabens ist es, die Struktur von wasserstoffbrückengebundenen Säure-Base Komplexen in polaren organischen Lösungsmitteln zu untersuchen. Diese Komplexe sind von der Wechselwirkung funktioneller Gruppen in den aktiven Zentren von Enzymen abgeleitet. Die untersuchten Systems sind (i) Phenole, (ii) Karbonsäuren, (iii) Pyridine in unterschiedlichen Protonierungszuständen, die als Modelle für die Seitenketten verschiedener Aminosäuren, Kofaktoren, Substraten und Inhibitoren von Proteinen dienen sollen. Im ersten Schritt werden NMR Parameter der Modellkomplexe im Hinblick auf ihre Eignung zur Charakterisierung der Wasserstoffbrückengeometrien in Lösung. Diese Experimente müssen bei tiefen Temperaturen im Bereich des langsamen Wasserstoffbrückenaustauschs unter Verwendung deuterierter verflüssigter Freone als Lösungsmittel durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt soll untersucht werden, ob und wie die NMR Parameter, die die H-Brückengeometrien wiederspiegeln, sich auch in typischen Veränderungen der UV/Vis Spektren niederschlagen. Diese Informationen könnten zu einem späteren Zeitpunkt bei der Interpretation von optischen Veränderungen photoaktiver Proteine mitzuhelfen. Zudem wird auf diese Weise der hohe Gehalt an Strukturinformation der NMR-Spektroskopie mit der hohen Zeitauflösung der optischen Spektroskopie verbunden. Dazu müssen die optischen Spektren unter den gleichen Bedingungen vermessen werden. Die Entwicklung der Methode der Kombinierten UV/Vis/NMR Spektroskopie ist daher ein zentrales Anliegen dieses Vorhabens.