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Evaluation der Genauigkeit der RDC-Extraktion aus CLIP-Experimenten II

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L. Kaltschnee, A. Kolmer, I. Timári, V. Schmidts, R. W. Adams, M. Nilsson, K. E Kövér, G. A Morris, C. M. Thiele
„Perfecting“ pure shift HSQC: full homodecoupling for accurate and precise determination of heteronuclear couplings
Chem. Commun. 2014, 50, 15702-15705.

Das BIRD-CLIP-Experiment[1] stellt eine Verbesserung gegenüber dem regulären CLIP-HSQC-Experiment dar. Durch die selektive Unterdrückung der Protonen-Protonen-Kopplung sollte die Extraktion von RDC-Daten mit höherer Genauigkeit möglich sein, wodurch bessere Analysen der zu untersuchenden Moleküle möglich sein sollten. Allerdings ist dieses Experiment noch nicht perfekt, da es keine geminalen Kopplungen von CH2-Gruppen unterdrücken kann.

Durch Kombination des perfect-echo-Elements mit dem BIRD-Filter konnte von Kaltschnee das perfectBIRD-CLIP-Experiment gestaltet werden. Dieser Filter erlaubt die zusätzliche Unterdrückung von geminalen 2JHH-Kopplungen in CH2-Gruppen, sodass reine Dubletts entstehen. Mit Ausnahme von 2JHH-Kopplungen in Methylgruppen in anisotroper Umgebung können so alle Protonen-Protonen-Kopplungen unterdrückt werden.

Dies konnte im isotropen und im anisotropen Medium gezeigt werden. Dazu wurden Proben von (+)-Isopinocampheol 1 in CD2Cl2 und CD2Cl2/PBDG hergestellt. Als besonderes Problem erwies sich, dass das gewählte Alignment zu einer totalen Kopplung von -38,4 Hz zwischen den geminalen Protonen H7a−H7s führte. Die Unterdrückung dieser Kopplung gelang Kaltschnee durch Reduktion der Länge der aufgenommenen FID-Stücke.

perfectbirdclip
Das untersuchte Molekül.

Die Auswertung der RDC-Daten zeigte, dass die Genauigkeit der RDC-Messung durch die Verwendung des perfectBIRD-Elements gegenüber den BIRD-CLIP-HSQC[1] und dem CLIP-HSQC[2] verbessert werden konnte. Gleichzeitig konnte durch eine systematische Fehlerbestimmung in Zusammenarbeit mit Kaltschnee und Schmidts gezeigt werden, dass der experimentelle Fehler der Kopplungskonstantenbestimmung verringert wird.

Besonders im Hinblick auf konformationelle Flexibilität ist diese Methode vielversprechend. Die erhöhte Genauigkeit ermöglicht es, den experimentellen Fehler der RDCs zu reduzieren. So sollten nicht populierte Konformere leichter identifiziert werden können. Außerdem sollte die Genauigkeit, mit der ein Minimum der RDC-Analyse bestimmt werden kann, ebenfalls erhöht wird. Somit werden wiederum verlässlichere Aussagen über Konformerenpopulationen ermöglicht.

Ein Nachteil der Methode ist die gegenüber dem regulären CLIP-HSQC verringerte Sensitivität und somit Signalintensität sowie die längere Experimentdauer. Bei der Betrachtung von Fällen geringer molekularer Komplexität, sowie bei der Untersuchung von Proben geringer Sensitivität, ist somit abzuwägen, ob der erhöhte Messzeitaufwand durch den erhofften Gewinn an Informationen über das zu untersuchende Molekül gerechtfertigt ist.

[1] I. Timári, L. Kaltschnee, A. Kolmer, R. W. Adams, M. Nilsson, C. M. Thiele, G. A. Morris, K. E. Kövér, J. Magn. Reson. 2014, 239, 130-138.
[2] A. Enthart, J. C. Freudenberger, J. Furrera, H. Kessler, B. Luy, J. Magn. Reson. 2008, 192, 314–322.