Diese Arbeit befasst sich mit intramolekularen Umlagerungen. Unter einer Umlagerung versteht man die intramolekulare Wanderung eines H-Atoms bzw. eines größeren Molekülteils als Einzelschritt oder als Teilschritt. Die hier behandelte Umlagerung wird Cope-Umlagerung genannt. Sie gehört zu den so genannten Sigmatropen Prozessen, was zum Ausdruck bringt, dass eine σ-Bindung wandert. Die Positionen, an denen die neue σ-Bindung geknüpft wird, werden in nach dem Formalismus [n,m‘] angegeben. Dabei werden die Atome, zwischen denen sich die Bindung anfangs befindet, mit 1 und 1‘ gekennzeichnet. Davon ausgehend wird in die jeweilige Richtung weiter nummeriert. Es ist zu beachten, dass das Apostroph bei der Position m‘ nicht mit in die eckigen Klammern geschrieben wird.
Es gibt viele verschieden Möglichkeiten für Umlagerungen, wie etwa [1,3]-, [1,4]- oder [5,5]-Umlagerungen. Die Cope-Umlagerung ist eine [3,3]-Umlagerung, d.h. n = m‘ = 3. Ein weiteres Beispiel für eine [3,3]-Umlagerung ist die Claisen-Umlagerung.
Es werden nachfolgend die Energien der Edukte und Produkte, sowie des Übergangszustandes bei einer Cope-Umlagerung berechnet, um ein Energieschema aufzustellen. Anschließend werden dieselben Rechnungen mit einem substituieren Edukt durchgeführt. Es wird erwartet, dass die Energie des Produkts der Umlagerung höher ist, als die des Edukts, da aus einer internalen eine terminale Doppelbindung entsteht und nach der Zaitsev’schen Regel höher substituierte Doppelbindungen stabiler sind.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Vorgehensweise
- Strukturoptimierung ohne Substituenten
- Strukturoptimierung ohne Substituenten
- Berechnung des Übergangszustandes
- Energiediagram
- Strukturoptimierung mit Substituenten
- Strukturoptimierung mit Substituenten
- Berechnung des Übergangszustandes
- Energiediagram
- Strukturoptimierung ohne Substituenten
- Ergebnisse und Diskussion
- Literatur
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung intramolekularer Umlagerungen, insbesondere der Cope-Umlagerung, einem Sigmatropen Prozess. Die Arbeit analysiert die Energien von Edukten, Produkten und Übergangszuständen bei einer Cope-Umlagerung mit und ohne Substituenten. Die Ergebnisse werden mit einem Energieschema dargestellt.
- Energetische Analyse der Cope-Umlagerung
- Einfluss von Substituenten auf die Umlagerung
- Berechnung von Übergangszuständen
- Erstellung eines Energieschemas
- Anwendung von Methoden zur Strukturoptimierung
Zusammenfassung der Kapitel
- Die Einleitung stellt die Cope-Umlagerung als ein Beispiel für Sigmatrope Prozesse vor und erläutert die theoretischen Grundlagen. Sie definiert die [n,m]-Notation und beschreibt die Besonderheiten der Cope-Umlagerung.
- Das Kapitel "Vorgehensweise" beschreibt die methodischen Schritte, die zur Berechnung der Energien und zur Ermittlung der Übergangszustände durchgeführt wurden. Es werden die verwendeten Softwaretools und Rechenmethoden erläutert, wie Simulated Annealing und VAMP Geometry Optimization mit der AM1-Methode.
- Die Ergebnisse werden im Kapitel "Ergebnisse und Diskussion" zusammengefasst und analysiert. Hier werden die berechneten Energien der Edukte, Produkte und Übergangszustände dargestellt und die Einflüsse der Substituenten auf die Reaktionsenergie diskutiert.
Schlüsselwörter
Cope-Umlagerung, Sigmatrope Prozesse, [3,3]-Umlagerung, Übergangszustand, Energiediagramm, Simulated Annealing, VAMP Geometry Optimization, AM1-Methode, Strukturoptimierung, Substituenten, Reaktionsenergie, Edukt, Produkt.
- Citar trabajo
- B. Sc. Manuel Langer (Autor), Lisa Kirchberger (Autor), Peter Rappl (Autor), Steffen Brülls (Autor), 2014, Simulation einer Cope Umlagerung, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/336137
