SPP 1807:  Control of London Dispersion Interactions in Molecular Chemistry

• Fachliche Zuordnung: Chemie ; Physik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255533046

Dieser Antrag setzt sich die Erarbeitung eines detaillierten Verständnisses und die Quantifizierung von London-Dispersionswechselwirkungen in molekularen Systemen zum Ziel. Dispersion ist eine fundamentale Triebkraft molekularer Aggregation und nimmt bei der Betrachtung der thermodynamischen Stabilität, molekularen Erkennung, chemischen Selektivität durch Übergangszustands-Stabilisierung, Proteinfaltung, Enzymkatalyse etc. eine zentrale Rolle ein. Während Dispersion als Grundlage von π-π- Wechselwirkungen bereits gut verstanden wird, wurden die verwandten -π-Systeme wenig untersucht; Konzepte zum Verständnis von -Anziehung sind derzeit nahezu unerforscht. Eines der wesentlichen Ziele dieses Schwerpunkts ist deshalb die Entwicklung eines Gestaltungsprinzips, das sich der attraktiven Dispersionswechselwirkungen als Schlüsselelement bei der Entwicklung neuer chemischer Strukturen und Reaktionen bedient. Dies kann nur in enger Zusammenarbeit von Synthesechemie, Spektroskopie und Theorie anhand von Modelsystemen erreicht werden. Die Erfolgschancen sind hervorragend, da experimentelle und theoretische Methoden jetzt ein Stadium erreicht haben, das es ermöglicht, Dispersionswechselwirkungen präzise zu analysieren. Die lohnenswerte Herausforderung besteht darin, Dispersionskräfte gezielt beim Entwurf neuer chemischer Strukturen, bei der Untersuchung des Übergangs von molekularen zu makroskopischen Systemen und in der Katalyse durch Feinabstimmung von Dispersionsenergiedonoren einzusetzen. Folgende Unterthemen sollen bearbeitet werden: Strukturelle Studien und die Quantifizierung von Dispersionswechselwirkungen - Quantifizierung von Dispersionsenergiedonoren durch systematische Studien - Entwurf and Darstellung neuer intra- und intermolekular durch Dispersion stabilisierter Strukturen - Dispersionswechselwirkungen in lichtangeregten Zuständen Dispersionseffekte auf die chemische Reaktivität und in der Katalyse - Übergangszustandsstabilisierung durch Dispersionsenergiedonoren - Lösemittel-induzierte Modulation von Dispersionswechselwirkungen Theorie und Spektroskopie zur Aufklärung von Dispersionswechselwirkungen - Experimentelle und theoretische Methodenentwicklung zur Analyse der Dispersionswechselwirkung - Spektroskopie zur Quantifizierung von Dispersionseffekten und zur Validierung theoretischer Vorhersagen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Österreich, Schweiz, USA

Projekte

• Dispersion in der Metall- und Organokatalyse - Erfassung und Anwendung in Salalen-Liganden und N-heterocyclischen Carbenen (Antragsteller Berkessel, Albrecht )
• Dispersions-geleitete Lewis-Basen-Katalyse (Antragsteller Zipse, Hendrik )
• Dispersionsvermittelte Konformationsisomerie in sigma-gebundenen Acendimeren (Antragsteller Bettinger, Holger )
• Dispersive Wechselwirkungen in fluorinierten Biopolymeren (Antragstellerin Vila Verde, Ana )
• Einfluss von Dispersionswechselwirkungen auf die Reaktivität und die Chemo-, Regio- und Stereoselektivität in organokatalysierten Dominoreaktionen: Eine experimentelle und theoretische Gemeinschaftsstudie (Antragstellerinnen / Antragsteller Görling, Andreas ;  Tsogoeva, Svetlana )
• Experimentelle Bestimmung von Dispersions- & elektrostatischen Energieanteilen und deren Abtrennung von Lösungsmitteleffekten in parallel angeordneten pi-pi-Komplexen (Antragsteller Biedermann, Frank )
• Experimentelle und theoretische Einblicke in die Rolle von Dispersionswechselwirkungen in selbstassemblierten supramolekularen Wirt-Gast-Systemen (Antragsteller Clever, Guido ;  Mata, Ricardo )
• Intra- und untermolekulare Dispersionskräfte: Beiträge zum Verständnis von Komplexbildung, Aggregation und dem Effekt der Solvatisierung mit Hilfe eines bottom-up Ansatzes (Antragstellerin Schnell, Melanie )
• Intra- versus intermolekulare Kräfte: der Einfluss von Wechselwirkungen mit Lösungsmittelmolekülen auf die Struktur und die Eigenschaften von großen Molekülen (Antragstellerin Imhof, Petra )
• Intramolekulare dispersive Wechselwirkungen in der Gasphase: experimentelle Referenzdaten sowie Vergleich mit Festkörper und Theorie (Antragsteller Berger, Raphael Johann Friedrich ;  Mitzel, Norbert W. )
• IR/UV- und Raman/UV-Doppelresonanz-Spektroskopie zur Analyse von Dispersionswechselwirkungen in isolierten Molekülen und molekularen Aggregaten (Antragsteller Riehn, Christoph )
• Kombinierte quantenchemische und experimentelle Untersuchung der Metall-Metall-Wechselwirkungen von Verbindungen mit schweren Elementen der Gruppen 15 und 16 (Antragsteller Jansen, Georg ;  Schulz, Stephan )
• Kontrolle der London Dispersionswechselwirkungen in der Metall-katalysierten C-H-Aktivierung (Antragsteller Ackermann, Lutz )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Schreiner, Peter R. )
• London Dispersion in der Brönstedsäurekatalyse (Antragstellerin Gschwind, Ruth M. )
• London-Dispersionskräfte als Design-Element zur Kontrolle molekularer Strukturen und chemischer Reaktivität (Antragsteller Schreiner, Peter R. )
• London- vs. Keesom- und Debye-Kräfte: Von der FTIR Cluster-Spektroskopie ambivalenter Alkoholkomplexe zu zwischenmolekularen Waagen (Antragsteller Suhm, Martin )
• Londonsche Dispersionswechselwirkungen in Makrocyclen (Antragsteller Nau, Werner )
• Modellierung von London-Dispersionswechselwirkungen in der molekularen Chemie (Antragsteller Grimme, Stefan )
• Quantifizierung der Londoner Dispersionseffekte durch neuartige lokale Korrelationstechniken (Antragsteller Bistoni, Giovanni ;  Neese, Frank )
• Quantifizierung von London Dispersionswechselwirkungen mit Azobenzolschaltern (Antragsteller Wegner, Hermann A. )
• Rechnergestützte Bestimmung von genauen Bindungsenergien Dispersions-dominierter Systeme in der Gasphase (Antragsteller Klopper, Willem M. )
• Schwere Hauptgruppenmetalle als Dispersionsenergie-Donoren - Experimentelle und theoretische Studien zu Bismutverbindungen mit Bismut-Pi-Wechselwirkungen als strukturbestimmende Komponente (Antragsteller Auer, Alexander A. ;  Mehring, Michael )
• Stabilisierung durch Dispersionswechselwirkungen? Synthese und Charakterisierung von koordinativ ungesättigten Metallkomplexen mit schwach koordinierenden, anionischen N-heterocyclischen Carbenliganden, die eine Metall-N(arene) Wechselwirkung zeigen (Antragsteller Tamm, Matthias )
• Stabilisierung intermolekular frustrierter Lewis Paare durch Dispersionsenegiedonoren (Antragsteller Paradies, Jan )
• Untersuchung und Modellierung von Dispersionswechselwirkungen in elektronisch angeregten Zuständen und der Einfluss der Dispersionswechselwirkung auf elektronische Anregungen (Antragsteller Hättig, Christof )
• Untersuchungen der Konfigurationen von van der Waals-Komplexen gesteuert durch London-Dispersionskräfte mittels Starkspektroskopie in He-Nanotropfen (Antragsteller Friedrich, Bretislav ;  Slenczka, Alkwin )
• Verständnis der Rolle der Dispersionswechselwirkungen in den mechanischen Eigenschaften von Molekülkristallen (Antragsteller Tkatchenko, Alexandre )
• Wettbewerb zwischen Wasserstoffbrückenbindungen und Dispersionswechselwirkungen in ionischen und molekularen Flüssigkeiten untersucht mittels spektroskopischer und thermodynamischer Methoden (Antragsteller Ludwig, Ralf ;  Verevkin, Sergey )
• Wirkung von Dispersion auf die Thermochemie, Stereochemie und Reaktionsmechanismen organischer und metallorganischer Verbindungen (Antragsteller Chen, Peter )

• Sprecher: Professor Dr. Peter R. Schreiner