Walter Bauer
Organische Chemie
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Zwei Forschungsthemen werden schwerpunktmäßig bearbeitet: die Strukturermittlung alkalimetallorganischer Verbindungen und neue Methoden der magnetischen Kernspinresonanz-Spektroskopie (nuclear magnetic resonance, NMR).
Lithiumorganische Verbindungen spielen in der organischen Synthesechemie eine zentrale Rolle. Darüberhinaus weist diese Verbindungsklasse ein bemerkenswertes Spektrum unterschiedlicher Strukturen auf, die mit dem Reaktionsverhalten direkt oder indirekt in Zusammenhang stehen. Zur Untersuchung dieser Strukturen in Lösung und neuerdings auch im Festkörper bietet sich die NMR-Spektroskopie als Methode der Wahl an. Beispielsweise lassen sich in normalen 13C-NMR-Spektren über die Signalmultiplizitäten die Aggregatgrößen lithiumorganischer Verbindungen ermitteln. Diese Messungen werden zur Verlangsamung des chemischen Austauschs in der Regel bei tiefen Temperaturen durchgeführt.
Eine von uns mitentwickelte NMR-Methode ist die zweidimensionale 6Li,1H-heteronukleare Overhauser-Effekt-Spektroskopie (HOESY). Mittels dieser Pulssequenz lassen sich Wasserstoffkerne detektieren, die sich in räumlicher Nähe zu einem Lithiumatom befinden. Dies ergibt wertvolle Hinweise auf die vorliegende Struktur einer lithiumorganischen Verbindung. So konnten beispielsweise mittels HOESY bereits früher vermutete Ionenpaareffekte (Kontaktionenpaar, solvens-getrenntes Ionenpaar) bei Fluorenyllithium eindeutig nachgewiesen werden. Ebenfalls neue Einblicke mittels HOESY ergaben sich für den Mechanismus der Ortholithiierung und der Zweitlithiierung von Aromaten.
Neue Hybridpulssequenzen wie HMQC-TOCSY lassen sich, teilweise in modifizierter Form, auch auf lithiumorganische Verbindungen anwenden. So gelang kürzlich der Nachweis einer trimeren cyclischen Struktur in Lösung, eine Rarität in der Organolithiumchemie.
Mit der 1994 beschafften neuen Spektrometerausrüstung ist es erstmals möglich, alkalimetallorganische Verbindungen auch im Festkörper NMR-spektroskopisch zu untersuchen. Es konnte beispielsweise mittels Festkörper-NMR gezeigt werden, daß Cyclopentadienyllithium (CpLi) als endloses, sandwichartiges Polymer vorliegt.
Unter Verwendung der neuentwickelten Pulsseequenz "DPFGSE-ROE" (Double Pulsed Field Gradient Spin Echo Rotating Frame Overhauser Effect) ist es möglich, homonucleare NOEs von mittelgroßen Moleküen zu detektieren, bei denen herkömmliche NOE-Methoden wegen des NOE-Nulldurchgangs nicht anwendbar sind.
Ausgewählte Publikationen
Application of DPFGSE-ROE Under Conditions of NOE Zero Crossing. W. Bauer, A. Soi und A. Hirsch, Magn. Res. Chem. 38, 500 (2000)
Organolithium Chemistry: NMR-Based Distinction of Cyclic Dimers from Trimers by 6Li,13C-HMQC-TOCSY. W. Bauer, J. Am. Chem. Soc. 118, 5450 (1996)
NMR of Organolithium Compounds: General Aspects and Application of Two-Dimensional Heteronuclear Overhauser Effect Spectroscopy. W. Bauer, Lithium: Principles and Current Applications. J. Wiley, New York 1995.
Vinyllithium: Dynamic Behavior in Tetrahydrofuran Solution and Comprehensive Analysis of NMR Spin-Spin Coupling Constants. W. Bauer und C. Griesinger, J. Am. Chem. Soc. 115, 10871 (1993).
Structure of a Super Base in Tetrahydrofuran Solution Studied by 6Li,1H HOESY, 133Cs,1H HOESY, and MNDO. W. Bauer und L. Lochmann, J. Am. Chem. Soc. 114, 7482 (1992).