Ultraschnelle Dynamik bimolekularer Reaktionen in Lösung

• Antragstellerin: Dr. Katharina Röttger
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267090720

Die Untersuchung der Dynamik bimolekularer Reaktionen in Lösung ermöglicht ein weitreichendes Verständnis der fundamentalen Schritte wichtiger chemischer Reaktionen, beispielsweise der nucleophilen Substitution, Eliminierungs- und Additionsreaktionen und katalysierter Reaktionen. In diesem Projekt werden die Einflüsse von Wasserstoffbrückenbindungen und Komplexbildung auf die Potentialenergiehyperfläche von Reaktionen in flüssiger Phase untersucht. Wasserstoffbrücken sind von herausragender Bedetung beispielsweise in enzymkatalysierten Reaktionen, deren Übergangszustand durch eine große Zahl von H-Brücken und Protonentransfer-Reaktionen gekennzeichnet ist. Das grundlegende Verständnis dieser Einflüsse auf die Reaktion fehlt jedoch nach wie vor. Aus diesem Grund werden in diesem Projekt Reaktionen mit einem weniger komplexen Mechanismus untersucht, die experimentell detailliert untersucht werden können. Im ersten Teil dieses Projektes wird es um die Reaktion von CN-Radikalen mit kleinen Reaktionspartnern gehen. Durch die Nutzung von Reaktionspartnern und Lösungsmitteln, deren Fähigkeit, H-Brücken zu bilden, unterschiedlich ausgeprägt ist, wird der Einfluss von Komplexbildung und/oder Protonentransferreaktionen auf die Potentialhyperfläche sichtbar gemacht. Im zweiten Teil dieses Projekts wird die Reaktivität von CN- und OH-Radikalen in und mit Wasser untersucht, um Einblick in die Rolle ubiquitärer Wasserstoffbrückenbindungen zu bekommen. Es wird eine Kombination aus Femtosekunden-zeitaufgelösten IR- und UV/vis-Experimenten genutzt, um die Bildung der involvierten Komplexe, das Ausbilden und Auseinanderbrechen von Wasserstoffbrücken sowie die Geschwindigkeit der Produktbildung und der anschließenden Schwingungsrelaxation zu verfolgen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Andrew Orr-Ewing, Ph.D.