Untersuchung von Cyclodextrinkomplexen - OPUS - Universität ...

Theorie und Stand der Forschung
2.4.4 Kernspinresonanzspektroskopie
Die Kernspinresonanzspektroskopie hat sich mit ihren vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten
und der Weiterentwicklungen der letzten Jahrzehnte zu der wahrscheinlich bedeutendsten
Methode zur Untersuchung von Cyclodextrinkomplexen entwickelt. Die Möglichkeit, neben
qualitativen und quantitativen Informationen zur Komplexbildung auch Daten zur Struktur
des Komplexes in Lösung und im Feststoff zu sammeln, stellt eine unverzichtbare
Ergänzung zu den Ergebnissen anderer Untersuchungsverfahren dar [100]. Teilweise wird
die NMR-Spektroskopie als die einzige Möglichkeit angesehen, Komplexbildung wirklich
nachzuweisen [3].
2.4.4.1 Grundlagen der NMR-Spektroskopie
In der Kernspinresonanzspektroskopie wird das Verhalten von Atomkernen mit Kernspin,
meistens 1 H- und 13 C-Kernen, im Magnetfeld untersucht. Mittels elektromagnetischer
Strahlung werden die Kerne in einen energiereicheren Zustand versetzt (Kernresonanz).
Man misst die Energieaufnahme in Abhängigkeit von der Stärke des äußeren Feldes. Diese
sogenannte chemische Verschiebung δ, also die Frequenz, bei der Kernresonanz auftritt,
hängt von den Bindungszuständen im Molekül ab [93].
Das Ergebnis des einfachsten, eindimensionalen 1 H-NMR-Versuchs ist ein Spektrum, das
für jede Gruppe von magnetisch äquivalenten Wasserstoffatomen ein Signal enthält. Mit
Hilfe der chemischen Verschiebung lässt sich auf die Art der chemischen Bindung schließen.
Das Ausmaß der Verschiebung hängt von Ent- und Abschirmungseffekten auf die einzelnen
Atomkerne ab. Die Einheit ppm (= parts per million) wurde gewählt, um das Spektrum von
der technischen Beschaffenheit des
Spektrometers unabhängig zu machen.
Sie gibt an, um wie viele Millionstel die
Feldstärke des äußeren Magnetfelds,
ausgehend vom verwendeten Standardsignal,
erniedrigt werden muss, um die
Resonanz eines anderen Kerns hervorzurufen.
Die Aufspaltung in mehrere
symmetrisch verteilte Signale (Spin- Abb. 2.12: Eindimensionales
Spin-Kopplung) weist auf die Bindungsverhältnisse in direkter Umgebung der Kerne hin. Die
Integrationsfläche unter der Kurve dient als Maß für die Anzahl der jeweiligen Kerne im
Molekül [92,93,101].
Heute wird fast ausschließlich die Puls-Fourier-Transformations-NMR-Spektroskopie (PFT-
NMR) angewendet. Hier wird im Gegensatz zu den älteren Continuous-Wave-Verfahren
1 H-NMR Spektrum von β-Cyclodextrin
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