Methoden zur automatischen Analyse und Simulation von magnetischen Resonanzspektren (EPR)

Burkhard Kirste

Institut für Organische Chemie der Freien Universität Berlin, Takustr. 3, W-1000 Berlin 33.

Ein Hauptproblem in der computergestützten Strukturaufklärung besteht darin, die relevanten spektroskopischen Parameter (Resonanzfrequenzen, Kopplungen, Linienbreiten) aus den Spektren zu extrahieren. Dieses Problem ist speziell im Falle der magnetischen Resonanzspektroskopie (hochauflösende H-1-NMR, EPR) wegen der komplizierten und zuweilen nur unvollständig auflösbaren Kopplungsmuster noch nicht in voller Allgemeinheit gelöst.

In diesem Beitrag soll vorwiegend auf Methoden eingegangen werden, die zur (halb-) automatischen Analyse von EPR- und ENDOR-Spektren dienen. ENDOR-Spektren hinreichender Qualität (Signal-Rausch-Verhältnis, Nullinienstabilität, Auflösung) lassen eine automatische Ermittlung der Hyperfeinkopplungskonstanten (HFC) zu, jedoch fehlt die Information über die Anzahl äquivalenter Kerne. EPR-Spektren organischer Radikale sind in der Regel unvollständig aufgelöst und Randlinien gehen im Rauschen unter. Die Anwendung von Korrelationsmethoden liefert lediglich mehrdeutige Abschätzungen der HFC.

Hat man durch ein vorgeschaltetes Analyseverfahren der erwähnten Art ein oder mehrere Sätze von HFC erhalten, so lassen sie sich durch Methoden der Spektrensimulation und automatischen Anpassung (Fit) verfeinern. Hierzu werden ein adäquates Simulationsmodell, geeignete Iterationsverfahren und Kriterien für den Spektrenvergleich benötigt. Gängige Prozeduren für die iterative Anpassung sind das Marquardt-Verfahren, die Simplex-Methode und das (evolutionäre) Monte-Carlo-Verfahren.[1]

[1] B. Kirste, J. Magn. Reson. 73, 213 (1987).


Burkhard Kirste, 1995/05/15