Vollautomatisierte quantenchemische Berechnung von Spin‐Spin‐ gekoppelten magnetischen Kernspinresonanzspektren

Abstract

Eine allgemein anwendbare, quantenchemische Kompositmethode zur Berechnung von Spin‐Spin‐gekoppelten 1 H‐NMR‐Spektren flexibler Moleküle in Lösung wird vorgestellt. Sie besteht aus vier Stufen: der Generierung des Konformer/Rotamer‐Ensembles (CRE) unter Verwendung der schnellen Tight‐Binding‐Methode GFN‐xTB mit einem neu entwickelten Suchalgorithmus, der Berechnung von freien Konformationsenthalpien, der Berechnung der NMR‐Parameter sowie der Lösung des Spinsystems. Auf diese Weise werden das NMR‐spezifische Problem austauschender Kerne gelöst und die korrekten Spinsymmetrien erhalten. Die Energien, die Abschirmungskonstanten und Spin‐Spin‐Kopplungen werden mit modernen DFT‐Methoden und Kontinuumsmodellen für Lösungsmitteleffekte berechnet. Für die hier berücksichtigten (an)organischen Moleküle und Übergangsmetallkomplexe wird eine bis dato nicht zugängliche Übereinstimmung zwischen theoretischen und experimentellen Spektren erreicht. Der vorgestellte Ansatz ist routinemäßig auf Systeme mit 100–150 Atomen anwendbar und ermöglicht eine detaillierte (Konformations‐)Strukturaufklärung z. B. von Naturstoffen oder Wirkstoffmolekülen.