Implementierung und Verwendung der Normalkoordinatenanalyse in einer integrierten graphischen Benutzeroberfläche sowie quantenmechanische Untersuchungen an organischen Zinn-Silizium-Verbindungen
Creators: name: Hövener, Dirk
Publisher: name: Universität Dortmund
Year: 2001
Subjects: subject: Dichtefunktionaltheorie
subject: Normalkoordinatenanalyse
subject: Zinn
subject: Silizium
subject: VRML
subject: Diastereoselektive Protonierung
subject: Quantenmechanisch
subject: density functional theory
subject: Hartree Fock
subject: simulated annealing
subject: normal coordinate analysis
subject: tin
subject: silicon
subject: opengl
subject: lithium
subject: diastereoselective protonation
subject: quantum mechanic
subject: 540

description: In dieser Arbeit geht es sowohl um die Implementierung und Anwendung der Normalkoordinatenanalyse in einer integrierten graphischen Benutzeroberfläche als auch um quantenmechanische Berechnungen an Zinn/Silizium-Organylen. Die Normalkoordinatenanalyse zeigt sich als wertvolle Methode, schnell die möglichen Schwingungsformen eines Moleküls zu berechnen. Dies wird durch eine graphische Benutzeroberfläche mit Kraftkonstantendatenbank sehr erleichtert. Diese Benutzeroberfläche wurde im Rahmen dieser Arbeit entwickelt. Die Ausgabe der Schwingungsformen erfolgt ebenfalls graphisch intern im Programm (OpenGL) oder extern als webfähige VRML-Datei. Die Darstellung chemischer Reaktionsmechanismen wird auch heute noch vielfach zweidimensional betrieben. Die Anwendung von Computern zur Darstellung von Reaktionsmechanismen steckt noch in den Kinderschuhen, auch weil die zur Visualisierung notwendigen Programme noch fehlen. Im Laufe dieser Arbeit wurde ein Programm entwickelt, um dreidimensionale, in ihrem Ausschnitt wählbare Animationen von Reaktionsmechanismen und Schwingungen zu erstellen. Die Animation von Reaktionsmechanismen erfolgt aus einer Datei mit Atomkoordinaten, wobei Erweiterungen auf andere Datenformate möglich und in der Programmstruktur vorgesehen sind. Die Ausgabe erfolgt ebenso wie im obigen Programm. Am Lehrstuhl Krause werden mit Hilfe polymer gebundener Salicylsäureester diastereoselektive Protonierungen durchgeführt. Die hiermit erzeugbaren Stoffe können z.B. als Grundstoffe zur Synthese von Naturstoffen dienen. Die einzelnen Reaktionsschritte einer typischen Verbindung dieser Verbindungsklasse ausgehend von 5-Hydroxy-Salicylsäure bis zum polymer gebundenen Salicylsäureethylester (Copolymer mit Styrol) werden als Beispiel der Anwendung des entstandenen Normalkoordinatenprogrammes aufgeführt. Die Ergebnisse lassen auf eine gute Anwendbarkeit des Programms im Laborkontext schließen. Während sich die Normalkoordinatenanalyse gut dazu eignet, schnell ein Schwingungsspektrum einer bekannten oder unbekannten Substanz zu erzeugen, ist sie nicht dazu geeignet, Aussagen über die Reaktivität oder das unterschiedliche Reaktionsverhalten von einander ähnlichen Molekülen zu treffen. Hier muss auf quantenmechanische Berechnungen zurückgegriffen werden. Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe F. Uhlig, wurden Untersuchungen zum Reaktionsverhalten einiger zinnmodifierter Polysilane durchgeführt. In dieser Arbeitsgruppe werden seit mehreren Jahren Untersuchungen an Polysilanen des Typs [R2Sn]x[R'2Si]y durchgeführt. Offenkettige Stannasilane stellen wichtige Ausgangsbausteine zur Darstellung solcher Si-Sn-Polymere dar, welche die Änderung und Anpassung der Materialeigenschaften von Polysilanen ermöglichen. Diese Stannasilane müssen in ringförmige Verbindungen überführt werden, bevor eine Polymerisation möglich wird. Hierzu ist eine Lithiierung notwendig, wobei beim untersuchten tBu2(H)Sn-(SiMe2)2-Sn(H)tBu2 eine Dilithiierung möglich und bevorzugt ist, während es beim ebenfalls untersuchten tBu2(H)Sn-SiMe2-Sn(H)tBu2 beim Versuch einer zweiten Lithiierung zur Spaltung der Si-Sn Bindungen kommt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Erklärungsansatz für obiges experimentelles Ergebnis gefunden werden.