English

The structure and size of aggregates formed by the azo-dye "Gelb GA" in aqueous solution was investigated by proton NMR spectroscopy and pulsed-field gradient NMR at concentrations from 0.7 to 30 mM and temperatures from 10 to 70 °C. The strong temperature and concentration dependence of NMR line widths and chemical shifts shows that the aggregates grow in size with increasing concentration and decreasing temperature. The upfield shift of the NMR peaks with increasing aggregate size indicates a p-stacking of the molecules. In particular at low temperature and high concentrations the measured peak intensities are lower than theoretically expected, indicating the existence of very large aggregates, which are too big to be detected by solution-state NMR. Using pulsed-field gradient NMR the diffusion coefficients of the "NMR-visible" fraction of the aggregates were determined. The hydrodynamic radii (Rh) obtained via the Stokes-Einstein equation are in excellent agreement with estimates of Rh based on the line widths. The values of Rh range from 0.7 nm for the monomer to 1.9 nm for the largest aggregates. The latter value corresponds to an aggregation number of 22 or 37, depending on whether loosely packed or compact aggregates are assumed.

Deutsch

Struktur und Größe von Aggregaten des Azofarbstoffs "Gelb GA" in wässriger Lösung bei Konzentrationen von 0.7 bis 30 mM und Temperaturen von 10 bis 70 °C wurde mit Protonen-NMR-Spektroskopie und NMR untersucht. Die starke Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit der NMR-Linienbreiten und chemischen Verschiebungen zeigt, dass die Aggregate mit steigender Konzentration und abnehmender Temperatur an Größe zunehmen. Die Hochfeldverschiebung der NMR-Signale mit zunehmender Aggregatgröße deutet auf ein p-Stacking der Moleküle hin. Insbesondere bei tiefen Temperaturen und hohen Konzentrationen ist die gemessene Signalstärke niedriger als theoretisch erwartet, was auf die Existenz sehr großer Aggregate hinweist, deren Größe die Nachweisgrenze der Lösungs-NMR überschreitet. Mit gepulster-Feldgradienten-NMR wurden die Diffusionskoeffizienten der "NMR-sichtbaren" Fraktion der Aggregate bestimmt. Die mit der Stokes-Einstein-Gleichung erhaltenen hydrodynamischen Radien (Rh) stimmen hervorragend mit Abschätzungen basierend auf den Linienbreiten überein. Die Werte von Rh reichen von 0.7 nm für das Monomer bis 1.9 nm für die größten Aggregate. Der letztgenannte Wert entspricht einer Aggregationszahl von 22 bzw. 37, je nachdem ob man lose gepackte oder kompakte Aggregate annimmt.