Protonentransfer im angeregten Zustand auf dem Einzelmolekülniveau: reaktions- oder umgebungskontrolliert?

• Antragsteller: Professor Dr. Gregor Jung
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 288875784

Der Protonentransfer ist wohl die elementarste Reaktion von großer chemischer und biochemischer Bedeutung. Sie kann durch die Marcus-Theorie für Ladungstransferreaktionen beschrieben werden und besitzt deshalb ein starkes theoretisches Fundament. Im Gegensatz zu Elektronentransferreaktionen, wo intermediär Radikale mit, wenn überhaupt, schwacher Fluoreszenz entstehen, bietet die Untersuchung des Protonentransfers im angeregten Zustand (ESPT) die einzigartige Möglichkeit, dass Ausgangs- und Endpunkt der Reaktion mit unterschiedlichen Farben fluoreszieren. Die von uns synthetisierten Photosäuren führen den ESPT auch in fester Umgebung reversibel aus und sind zudem auch tauglich für die Einzelmolekülspektroskopie. Aus dem Verhältnis der Fluoreszenzintensitäten und aus der Geschwindigkeit des Protonentransfers sollten sich die energetischen Parameter einer Elementarreaktion an einem einzelnen, individuellen Reaktionspartnerpaar in temperatur-abhängigen Experimenten bestimmen lassen. Antibunching-Experimente erlauben zudem die Rückreaktion im elektronischen Grundzustand als quasi-unimolekularen Prozess zu studieren. Die Einzelmolekülspektroskopie bietet zudem auch die Möglichkeit, Heterogenitäten zu analysieren, wobei diese von einer zufälligen, eingefrorenen Umgebung, z.B. in dem Mehrkomponentensystem Photosäure-Base-Umgebung, herrühren können. Durch die Variation der Umgebung wollen wir die Beiträge des Kontinuums von intrinsischen Beiträgen zur Reorganisationsenergie trennen und damit die Frage nach der Reaktionskoordinate in Protonentransferreaktionen beantworten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen