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Unravelling the Secret of the Organic Chemist's Rule for the Fluxes of Electrons in Electrocyclic Reactions by Quantum Dynamics Simulations

通过量子动力学模拟揭开有机化学家关于电循环反应中电子通量规则的秘密

基本信息

批准号：
179097315
负责人：
Professor Dr. Jörn Manz
金额：
--
依托单位：
Abteilung Physikalische und Theoretische Chemie
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2010
资助国家：
德国
起止时间：
2009-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/179097315?language=en
关键词：
Unravelling Secret Organic Chemist Rule

项目摘要

Organische Chemiker sagen den Verlauf elektrozyklischer Reaktionen im elektronischen Grundzustand mit einfachen Regeln voraus: Dabei werden Elektronenflüsse beim Übergang vom Edukt zum Produkt mit Hilfe von Pfeilen skizziert. Die zugrunde liegenden mikroskopischen Details dieser Regeln sind allerdings unbekannt, und viele weiterführende Fragen dazu stellen sich von selbst: Was sind die Mechanismen? Fließen die Elektronen in einer Kreisrichtung, so wie es die traditionellen Pfeile der organischen Chemiker vorhersagen, oder entlang komplexerer Pfade, und wie hängen diese von den Kernkonfigurationen ab? Auf welcher Zeitskala fließen die Elektronen? Wie lassen sich die Reaktionen initiieren? Wir wollen solche Details mit Hilfe von Quantendynamiksimulationen der gekoppelten Elektronen- und Kernflüsse aufklären. Dazu bauen wir auf einem Zugang auf, den wir kürzlich erschlossen haben [„Concerted quantum effects of electronic and nuclear fluxes in molecules , I. Barth et al., Chem. Phys. Letters 481(2009)118], um ein 83 Jahre altes Problem zu überwinden, welches der Quantenchemie (QC) und der Quantenreaktionsdynamik (QRD) durch die Born-Oppenheimer-(BO)Näherung aufgezwungen wird: die QC berechnet reell-wertige elektronische Wellenfunktionen, was bedeutet, dass die elektronischen Flussdichten und damit auch die integrierten Elektronenflüsse in traditioneller Anwendung der BO-Näherung gleich Null sind. Stattdessen berechnen wir die Elektronenflüsse sehr wohl im Rahmen von Näherungen der QC und QRD, und auch der BONäherung, aber unter zusätzlicher Ausnutzung der Kontinuitätsgleichung und des Gauß schen Theorems. Unser Zugang eröffnet erste quantitative Überprüfungen und möglicherweise auch Erweiterungen der in der Organischen Chemie genutzten Regeln.

有机化学家在电子学基础上用一个简单的规则来描述电子学的原理：大韦尔登电子学是由产品的教育和对Pfeilen skizziert的帮助而产生的。这些细节是不公开的，而且很多其他的细节都是从自己的角度来看的：是机械师吗？在一个结构中使用电子设备，就像传统的有机化学品的生产一样，或者是复杂的生产，以及如何从核心结构中获得？电子设备的性能如何？你怎么能一开始就反应过来呢？我们需要借助量子动力学模拟技术来解决细节问题。Dazu bauen wir auf einem Zugang auf，den wir kürzlich erschlossen haben ["Concerted quantum effects of electronic and nuclear fluxs in molecules，I. Barth等人，Chem. Phys. Letters 481（2009）118]，一个83年的老问题，通过Born-Oppenheimer-（BO）Näherung aufgezwungen wird，welches der Quantenchemie（QC）und der Quantenreaktionsdynamik（QRD）：die QC berechnet reell-wertige elektronische Wellenfunktionen，was bedutet，dass die elektronischen Flusselten und damit auch die integrerten Elektronenflüsse in traditioneller Anwendung der BO-Näherung gleich schoolsind.统计分析表明，电子流在QC和QRD以及BONäherung的Näherungen中是非常重要的，但在连续性理论和高斯定理中是非常重要的。Unser Zugang eröffnet erste quantitative Überprüfungen und möglicherweise auch Erweiterungen der in der Organischen Chemie genutzten Regeln.