Messung von Nanometerabständen in Lösung mittels ¹³C NMR‐Spektroskopie – Schrumpfen von Makrocyclen mit zunehmender Temperatur

Abstract

Bei molekularen Systemen sind Größe und Form von elementarer Bedeutung für Funktion und Eigenschaften. Daher ist die Bestimmung von Abständen innerhalb eines Moleküls elementar. Die aktuell gängigen Methoden sind jedoch nur für Abstände kleiner als 4 Å oder größer als 15 Å geeignet. Hier zeigen wir, dass wir durch den Einbau einer molekularen Feder Abstände in Makrocyclen im Bereich von 10 Å mit Hilfe der 13 C NMR-Spektroskopie messen können. Die Genauigkeit der Methode erlaubt es auch die Temperaturabhängigkeit der Abstände zu bestimmen. In einem Fall findet man bei Erwärmung ein Schrumpfen der Länge um fast 10 %. Diese Verkürzung durch Erwärmung kann als inverse Thermoelastizität auf molekularer Ebene betrachtet werden und ist ein bisher völlig vernachlässigtes Phänomen, das in Zukunft als Werkzeug zur Veränderung der Länge und damit der Funktion eines Systems genutzt werden kann.