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FORSCHUNGSBERICHT 1999-2001

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SFB 334: Wechselwirkungen in Molekülen - Synthese, spektroskopische Analyse und quantentheoretische Behandlung charakteristischer Strukturen

Allgemeine Angaben:
Wegelerstraße 8 , 53115 Bonn
Telefon: 0228 / 73-3481
Fax: 0228 / 73-9827
eMail: sfb@iap.uni-bonn.de
WWW: http://pcgate.thch.uni-bonn.de/tc/hess/sfb/sfb_g.html

Sprecher:
Prof. Dr. Karl Heinz Dötz

Projektleiter / Beteiligte Hochschullehrer:
Prof. Dr. Joachim Bargon
Dr. Conrad Becker
Prof. Dr. Klaus Dietz
Prof. Dr. Karl Heinz Dötz
Priv.-Doz. Dr. Bernd Engels
Priv.-Doz. Dr. Stefan Grimme
Priv.-Doz. Dr. Dietrich Gudat
Prof. Dr. Martina Havenith-Newen
Prof. Dr. Bernd A. Heß
Prof. Dr. Josef Hormes
Prof. Dr. Martin Jansen
Prof. Dr. Norbert Krause
Priv.-Doz. Dr. Christel Marian
Dr. Bernd Nestmann
Prof. Dr. Edgar Niecke
Prof. Dr. Sigrid. D. Peyerimhoff
Prof. Dr. Wolfgang Urban
Prof. Dr. Fritz Vögtle
Prof. Dr. Friedrich von Busch
Prof. Dr. Klaus Wandelt

Projektbereiche und Teilprojekte:

A:  Synthese gezielt deformierter Moleküle und Struktur/Eigenschaftsbeziehungen
A2:  Neue hochgespannte und Azulenchromophore enthaltende [2.2]Phane - Synthese und Struktur-Chiroptik-Beziehungen
(Vögtle, Organische Chemie)
A4:  Bindungsdeformation in molekularen Phosphoroxiden
(Jansen, Anorganische Chemie)
A6:  ppi-Bindungssysteme des Phosphors mit ungewöhnlicher Struktur/Eigenschaftsbeziehung
(Niecke, Anorganische Chemie; Gudat, Anorganische Chemie)
A7:  Neuartige helicale Moleküle vom Geländertyp und mit sterischer Spannung - Synthese und Struktur/Chiroptik-Beziehungen
(Vögtle, Organische Chemie)
A8:  Übergangsmetall-induzierte Ligandenkopplung: Helicale, planar- und axial-chirale Aromaten
(Dötz, Organische Chemie)
A9:  Stereoelektronische Wechselwirkung bei Allenen
(Krause, Organische Chemie)

B:  Spektroskopische Analyse molekularer Wechselwirkungen
B1:  Zirkulardichroismus "maßgeschneiderter" Molekülstrukturen im UV-VUV
(Hormes, Experimentalphysik)
B2:  Störungen vibronischer Systeme
(Urban, Angewandte Physik)
B6:  Charakterisierung des Dissoziationsverhaltens angeregter molekularer Mono- und Dikationen durch zustandsaufgelöse Auger-Ionen-Koinzidenzspektroskopie
(von Busch, Experimentalphysik)
B7:  Beeinflussung intramolekularer Wechselwirkungen durch Adsorption: Schwingungs- und Elektronenspektroskopie von organischen Adsorbaten
(Wandelt, Physikalische Chemie; Becker, Physikalische Chemie)
B8:  Infrarotspektroskopie an mehratomigen Radikalen
(Urban, Angewandte Physik; Havenith-Newen, Angewandte Physik)
B10:  Infrarotspektroskopische Untersuchungen zur Bestimmung von Potentialflächen in schwach gebundenen Systemen
(Havenith-Newen, Angewandte Physik)
B11:  In situ-NMR spektroskopische Charakterisierung instabiler organometallischer Koordinationskomplexe
(Bargon, Physikalische Chemie)

C:  Quantentheoretische Behandlung molekularer Wechselwirkungen
C2:  Berechnung der Elektronenstruktur gröÂßerer organischer Moleküle
(Peyerimhoff, Theoretische Chemie; Grimme, Theoretische Chemie)
C4:  Spin-Bahn-Kopplung in Molekülen: Multiplettaufspaltung, Inter-System Crossings und spin-verbotene Übergänge
(Marian, Theoretische Chemie)
C5:  Wechselwirkung innerer Schalen mit Valenzelektronen
(Nestmann, Theoretische Chemie; Peyerimhoff, Theoretische Chemie)
C7:  Wechselwirkungen zwischen Molekülfragmenten
(Heß, Theoretische Chemie)
C8:  Haptotrope Wechselwirkungen in hochkoordinierten Übergangsmetallkomplexen
(Heß, Theoretische Chemie)
C9:  Quantenchemische Berechnung molekularer Phosphorchalkogenide
(Peyerimhoff, Theoretische Chemie; Engels, Theoretische Chemie)
C10:  Berechnung nicht-adiabatischer Wechselwirkungen
(Engels, Theoretische Chemie)

Forschungsprogramm:

"Wechselwirkungen in Molekülen" - so bezeichnen Chemiker das physikalische Regelwerk der intramolekularen Kräfte, das es ihnen ermöglicht, durch systematische Veränderungen am Bauplan der Moleküle die chemischen Eigenschaften bestimmter Stoffklassen gezielt zu beeinflussen. Der Sonderforschungsbereich gleichen Namens hat sich das Ziel gesetzt, dieses Regelwerk aufzuklären. Zur Lösung dieser interdisziplinären Aufgabe haben sich vor nunmehr zehn Jahren Experimentatoren und Theoretiker aus Chemie und Physik in den folgenden drei Projektbereichen zusammengeschlossen:

Projektbereich A: Synthese gezielt deformierter Moleküle und Struktur/Eigenschaftsbeziehungen.
Die Projekte dieses Bereichs konzentrieren sich auf die Synthese und chemische Charakterisierung organischer und anorganischer Moleküle, die infolge sterischer und/oder elektronischer Wechselwirkungen gespannt, deformiert und infolge dessen außerordentlich schwer zugänglich sind. Ebenso schwierig gestaltet sich die Synthese und anschließende Auftrennung chiraler Moleküle in ihre reinen Rechts- und Linksformen, deren Zirkulardichroismus durch systematische Strukturvariation manipulierbar ist. Elektronische Wechselwirkungen, die den stereoselektiven Ablauf bestimmter metallkatalysierter Reaktionen steuern, sollen im Zusammenwirken mit der Theoretischen Chemie aufgeklärt werden.

Projektbereich B: Spektroskopische Analyse molekularer Wechselwirkungen.
Die spektroskopische Charakterisierung der in A systematisch variierten molekularen Strukturen erfordert ganz neue Untersuchungsmethoden, die im Projektbereich B bereitgestellt und ständig verfeinert werden. Durch experimentelle Überprüfung relativ einfacher Arbeitshypothesen (z.B. "wandernder Chromophor") wird versucht, die Wechselwirkungen in komplexen Systemen auf wesentliche Struktur-Wirkungs-Beziehungen zurückzuführen, welche zur Behandlung im theoretischen Projektbereich C besser geeignet sind. Um aber die mit den Methoden des B-Bereichs erreichbare spektroskopische Genauigkeit und Empfindlichkeit besonders für die Untersuchung schwach wechselwirkender Systeme voll ausreizen zu können, werden neben den komplexen Systemen auch wesentlich einfachere Prototyp-Systeme untersucht, die außerdem den Vorzug haben, einer strengen theoretischen Behandlung zugänglich zu sein.

Projektbereich C: Quantentheoretische Behandlung molekularer Wechselwirkungen.
Die theoretischen Arbeiten zur Behandlung von Wechselwirkungen in Molekülen,d.h. für ihre Vorhersage, Analyse und Deutung, sind in diesem Projektbereich zusammengefaßt. Wegen der Vielfalt der in den experimentellen Projekten der Bereiche A und B untersuchten chemischen und physikalischen Phänomene muß fast die ganze Bandbreite quantentheoretischer Verfahren bis an die Grenzen der Leistungsfähigkeit ausgereizt werden. Die Entwicklung und/oder Verbesserung theoretischer Verfahren und Modelle bildet daher einen der Schwerpunkte dieses Projektbereichs. Dabei erweist sich die fruchtbare interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Theoretikern und Experimentatoren als besondere Stärke des SFB, weil sie der Entwicklung von Modellen vielfältige Impulse gegeben und ganz wesentlich zum Erfolg der Experimente in den Bereichen A und B beigetragen hat.


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