Quantendynamik nukleophiler Substitutionsreaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Schmatz
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5411041

Auf der Grundlage von genauen Potentialhyperflächen soll die zustandsaufgelöste Dynamik von bimolekularen nukleophilen Substitutionsreaktionen (SN2-Mechanismus) in der Gasphase, X- + CH3Y XCH3 + Y- (X, Y: Halogen-Atome), mit zeitunabhängigen quantenmechanischen Methoden studiert und insbesondere Lebensdauern von intermediären Komplexen sowie Reaktionswahrscheinlichkeiten berechnet und analysiert werden. Die quantendynamischen Rechnungen im energetischen Kontinuum werden in einem Viermoden-Modell durchgeführt, das die beiden reaktiven Bindungen X-C und C-Y sowie die totalsymmetrischen internen Moden der Methylgruppe (Schirmwinkelschwingung und C-H-Streckschwingung) umfasst. Die Ergebnisse erlauben somit eine detaillierte Aussage über den Einfluss von nicht unmittelbar am reaktiven Geschehen beteiligten Moden auf die Reaktionsdynamik. Zeitunabhängigen Quantenstreurechnungen, die zustandsaufgelöste Informationen über Reaktionswahrscheinlichkeiten und -querschnitte liefern, sollen in hypersphärischen Koordinaten durchgeführt werden. Resonanzbreiten werden mithilfe der Filterdiagonalisierungsmethode unter Verwendung von optischen Potentialen berechnet. Der Einfluss der Rotation der Methylhalogenide CH3X und CH3Y auf die Reaktionswahrscheinlichkeit soll in einem dreidimensionalen Modell studiert werden, in dem die Methylgruppe eine lokale Symmetrie aufweist. Da Eingangs- und Ausgangskanal durch unterschiedliche Koordinatensysteme beschrieben werden, ist die Verwendung nicht-orthogonaler Basisfunktionen erforderlich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen