S - RWTH Aachen University
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Computergestützte Studie von Molekülstrukturen Vergleich von gemessenen und berechneten Spektren Richard Moha Institut für organische Chemie RWTH Aachen Gliederung • Allgemeines Prinzip der Spektroskopie • ECD-Spektroskopie & Enantiomere • Motivation • Spektren • berechnete Spektren • gemessene Spektren • Vergleich beider Spektrenarten Spektroskopie allgemeines Prinzip der optischen Spektroskopie Strahlungsquelle Probe Detektor ECD-Spektroskopie Änderung der Wellenlänge des Lichtes → unterschiedlich starke Drehung der Ebene des zirkular polarisierten Lichtes Voraussetzung an die Probe: • optisch aktive Moleküle • enantiomerenrein Enantiomere Bild und Spiegelbild des gleichen Moleküls (S)-Milchsäure (R)-Milchsäure Enantiomere Egal wie das Molekül gedreht wird, das Spiegelbild kann nicht darstellt werden. enantiomerenrein: → Es darf nur eine der Strukturen in der Probe enthalten sein. Motivation Probe Computer-Model gemessenes Spektrum berechnetes Spektrum Motivation Sind gemessenes und berechnetes Spektrum gleich? ja Molekülstruktur der Probe entspricht Struktur des Computermodels Probleme: • unterschiedliche Darstellungsmodelle • mögl. Verschiebung entlang der Achse der Wellenlänge • mögl. skalare Verzerrung entlang der Achse des Δε Berechnete Spektren Rotationsstärken des gerechneten Spektrums des Ga(III)-La(III)-Komplexes Berechnete Spektren Berechnung: • jeder Rotationsstärke ist eine Bande zuzuordnen • jede Bande hat die Form einer Gaußkurve • Linearkombination aller Banden ergibt das Spektrum Maximum ist durch Rotationsstärken definiert Halbwertsbreite steht in Abhängigkeit zur Wellenlänge Berechnete Spektren Linearkombination aller Banden ergibt Spektrum des Ga(III)-La(III)-Komplexes Gemessene Spektren Rohdaten des gemessenen Spektrums des Ga(III)-La(III)-Komplexes Gemessene Spektren Glättung des Spektrums Einfache Möglichkeit der Glättung über arithmetisches Mittel →Reduktion des Rauschens Interpolation des Spektrums gerechnetes Spektrum besteht aus Linearkombination von Gaußkurven Interpolation des gemessenen Spektrums durch Linearkombination von Gaußkurven Gemessene Spektren Algorithmus zur Interpolation des gemessenen Spektrums Gemessene Spektren interpoliertes Spektrum über gemessenem Spektrum Vergleich der Spektren berechnetes Spektrum 3 lokale Extrema gemessenes Spektrum 4 lokale Extrema 12 mögliche Fits bei jedem Spektrum alle lokalen Extrema suchen Vergleich der Spektren gemessenes Spektrum: 1. 2. lokales Extremum berechnetes Spektrum: 2. 3. lokales Extremum 4. 1. Fazit und Ausblick • Glättung und Interpolation gemessener Spektren. • Umwandlung berechneter Spektren. • Entwicklung eines Algorithmus um Spektren „automatisch“ vergleichen zu können. • In Zukunft: – Einsatz in Laboren für Vergleichsmessungen – Parallele Analyse von Komplexen mit unterschiedlich langen Spacern Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Literatur • J. Grunenberg Computational Spectroscopy: Methods, Experiments and Applications 1st edn., Wiley-VCH, 2010. • N. Berova, K. Nakanishi, R. W. Woody Circular Dichroism, Principles and Applications Wiley-VCH, Weinheim, 2000. • A. Rodger, B. Norden Circular Dichroism and Linear Dichroism, Oxford University Press, 1997. • P. Atkins, J. de Paula Elements of Physical Chemistry 4th edn., Oxford University Press, Oxford, 2005. • M. Albrecht, E. Isaak, M. Baumert, V. Gossen, G. Raabe, R. Fröhlich, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2850.
