Structuur uit kluwen van NMR-metingen
3 januari 2002
Leidse scheikundigen hebben de formules verfijnd die de vorm van moleculen bepalen uit een kluwen van NMR-metingen. De oude vergelijkingen dateerden uit 1986. De vorm geeft veel informatie over de eigenschappen van een molecuul. NWO financierde het project.
NMR (kernspinresonantie) meet de zogenaamde koppelingsconstante. Die zegt, via een ingewikkelde formule, wat over de torsiehoeken tussen de atomen. Deze hoeken bepalen mede hoe een molecuul precies gekronkeld zit. Dat is belangrijke informatie, want de vorm van een molecuul is mede bepalend voor het biologische gedrag.
De eerste formule die de gemeten koppelingsconstante omzet in een hoek stamt uit 1953 en heet de Karplusvergelijking. In 1986 hebben de onderzoekers Díez en Donders de vergelijking verbeterd. De Leidse onderzoekers hebben deze vergelijking nu verder verfijnd.
De originele Karplusvergelijking, uit het computerarme tijdperk bestond uit drie parameters. De nieuwe vergelijking bevat, naast de drie uit de oude, tot 47 extra parameters. Volgens de onderzoekers is het werken met zulke grote vergelijkingen tegenwoordig geen probleem. Eén keer invullen van de in totaal vijftig waarden in een eenvoudig computerprogramma volstaat.
De onderzoekers lieten twee computers een jaar lang dag en nacht moleculen nabootsen. Elke acht uur gaf de computer zogenaamde simulatiekoppelingen van een molecuul. Met de simulatiekoppelingen konden de onderzoekers de vergelijking verfijnen. Het grote voordeel van simulatie boven metingen is dat een simulatie een molecuul kan stilzetten, terwijl NMR-metingen trillende moleculen zien en zo een ietwat wazig beeld geven.
De oorspronkelijke Karplusvergelijking was bedoeld voor koppelingen tussen twee waterstofatomen. De vergelijkingen kunnen ook opgesteld worden voor twee andere belangrijke koppelingen, namelijk die tussen waterstof en fluor en tussen waterstof en koolstof. Deze koppelingen worden gebruikt in studies naar de vorm van medicijnen en grote biomoleculen zoals eiwitten.
De nieuwe vergelijking van de Leidse onderzoekers gebruikt ongeveer 50 parameters voor de waterstof-koolstofkoppeling. De vergelijking voor waterstof en fluor telt ongeveer 14 parameters, die van waterstof-waterstof 11.
Nadere informatie bij
* drs. Frits Daalmans (UL, Leids Instituut voor Chemie)
* tel. 071 5720984 (privé)
* e-mail