Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Harte Kristall-Nuss geknackt

10.03.2011
Korrekte Vorhersage aller drei bekannten Kristallstrukturen eines Sulfonimids

Es kommt nicht nur darauf an, aus welchen Molekülen ein Stoff besteht, sondern auch wie diese räumlich angeordnet sind. Für viele organische Molekülkristalle sind unterschiedliche Kristallstrukturen bekannt, die sich in ihren physikalischen Eigenschaften deutlich unterscheiden können.


Die korrekte Vorhersage von sich bildenden Kristallgittern spielt beispielsweise für die Pharmaindustrie eine wichtige Rolle. (c) Wiley-VCH

So kann beispielsweise ein Arzneistoff in einer bestimmten Kristallform wirksam sein, in einer anderen viel weiniger wirksam, weil diese sich nicht rasch genug auflöst. Bis vor kurzem ließen sich Kristallstrukturen durch Computersimulationen nicht zuverlässig voraussagen.

Frank Leusen und seine Kollegen an der University of Bradford (Großbritannien) machen jetzt entscheidende Fortschritte an dieser Front: Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, gelang ihnen mit einem quantenmechanischen Ansatz die Vorhersage der drei bekannten Kristallstrukturen eines Sulfonimids.

Bereits geringe Unterschiede in den Herstellungsbedingungen, etwa Schwankungen bei Druck oder Temperatur, können ausreichen, dass Feinchemikalien wie Pharmaprodukte, Pigmente, Explosivstoffe oder Agrochemikalien in einer anderen Form kristallisieren. Das kann zu Schwierigkeiten im Produktionsprozess oder zu ungünstigen Produkteigenschaften führen. Entsprechend wichtig ist es, die verschiedenen möglichen Kristallstrukturen zu kennen.

Wissenschaftler setzen Computerchemie-Methoden ein, um Informationen über Molekülstrukturen und Kristallisationsprozesse zu gewinnen. Alle Einflussgrößen zu berücksichtigen, würde die derzeitigen Rechenkapazitäten jedoch sprengen. „Genaue, verlässliche Vorhersagen von Kristallstrukturen organischer Moleküle sind bisher noch so etwas wie der Heilige Gral der Kristallographie“, sagt Leusen.

In einem internationalen Projekt werden regelmäßig Blindstudien veranstaltet, bei denen Arbeitsgruppen Kristallstrukturen vorhersagen sollen. 2007 waren Leusen und zwei Kollegen in der Lage, erstmals die Kristallstrukturen aller vier Testverbindungen mit einem quantenmechanischen Ansatzes korrekt vorherzusagen. Nun nahm sich ein Team um Leusen eine weitere Testverbindung, ein Sulfonimid, vor, deren Kristallstruktur in der Blindstudie von 2001 von keinem einzigen der teilnehmenden Teams vorhergesagt werden konnte. Interessanterweise wurden nach der Studie noch zwei weitere, bislang unbekannte Kristallstrukturen dieses Sulfonimids entdeckt. „Mit dem Berechnungsverfahren von Marcus Neumann (Avant-Garde Materials Simulation, Freiburg) gelang es uns nun, alle drei Kristallstrukturen korrekt vorherzusagen“, so Leusen.

„Auch wenn es derzeit noch nicht möglich ist, den Ausgang eines spezifischen Kristallisationsexperiments unter bestimmten Randbedingungen vorherzusagen“, führt Leusen aus, „so zeigen unsere Ergebnisse doch, dass genaue Berechnungen der Gitterenergie ausreichen, um die Kristallisationsthermodynamik zu modellieren und so die verschiedenen Kristallstrukturen niedermolekularer organischer Moleküle vorherzusagen.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 09/2011

Autor: Frank J. J. Leusen, University of Bradford (UK), http://www.ipi.ac.uk/staff/individual/32

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201007488

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201007488
http://www.ipi.ac.uk/staff/individual/32

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Urbakterien Entzündungsreaktionen auslösen können
23.11.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Wüstenameisen lassen sich nicht in die Irre führen
23.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

23.11.2017 | Geowissenschaften

Leistungsfähigere und sicherere Batterien

23.11.2017 | Energie und Elektrotechnik

Ein MRT für Forscher im Maschinenbau

23.11.2017 | Maschinenbau