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Strukturaufklärung des Vitamin C

Analytische Methoden zur Strukturaufklärung

Für eine erfolgreiche Identifizierung einer Substanz ist neben der Ermittlung der Summenformel (mittels Elementaranalyse) die Bestimmung der Struktur dieser Verbindung notwendig. Dabei beschreibt die Struktur die chemische Konstitution und den räumlichen Bau der Moleküle.

Da die energetischen Zustände im Molekül von der Art der beteiligten Atome und von der Art der Bindungen zwischen ihnen (einschließlich der benachbarten Bindungen) beeinflusst werden, lassen Anregungsvorgänge bei Energieeinwirkung Rückschlüsse auf die Struktur der untersuchten Moleküle zu. Mit verschiedenen spektroskopischen Methoden können so schrittweise bestimmte Teilstrukturen im Molekül (z. B. vorhandene funktionelle Gruppen) aufgeklärt werden.

Tab.1
Analytische Methoden zur Strukturaufklärung
MethodeAngeregter Vorgang Strukturinformationen Beispielspektrum
NMR

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Abb.1
Übergänge zwischen Kernniveaus
Art und Anzahl nicht äquivalenter Atome Aufklärung von Strukturbestandteilen
Abb.2
Raman/ IR

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Abb.3
Schwingungen
Anwesenheit funktioneller Gruppen (Polare und gesättigte Gruppen stärker im IR, unpolare und ungesättigte stärker im Raman)
Abb.4
UV/VIS

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Abb.5
Elektronenübergänge
Anwesenheit konjugierter ungesättigter Systeme
Abb.6
MS

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Abb.7
Ionisation
Bestimmung der relativen Molekülmasse Ermittlung von Teilstrukturen
Abb.8

Ausgehend von der Problemstellung erscheinen meist mehrere Methoden für die Aufklärung von Strukturbestandteilen geeignet. Bei der Auswahl der anzuwendenden Methode spielen neben der labortechnischen Ausstattung auch Kriterien wie die benötigte Probenmenge oder der finanzielle oder zeitliche Aufwand der Untersuchungen eine wichtige Rolle.

Abb.9
Kriterien für die Auswahl einer Methode

Oft liefert erst die Kombination verschiedener Methoden eine ausreichende Anzahl Informationen für eine detaillierte Ermittlung der Konstitution der Substanz und der räumlichen Anordnung der Atomgruppen (Konfiguration, Konformation) im Molekül.

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