Entwicklung eines quantenchemischen Verfahrens basierend auf der Bindungspolarisationstheorie zur Ladungsberechnung in großen molekularen Systemen und dessen Anwendung in Kraftfeldrechnungen und 13C-NMR-Spektrenberechnungen

摘要

In der Dissertation wird die Entwicklung eines neues quantenchemisches Verfahren zur akkuraten Berechnung von Partialladungen in großen molekularen Systemen dargelegt. Dieses auf der Bindungspolarisationstheorie (BPT) basierende semi-empirische Verfahren ermöglicht die schnelle Berechnungen von Atomladungen, die von der echten dreidimensionalen Struktur des Moleküls abhängen in sehr guter Übereinstimmung zu ab initio STO3G- und STO631G-Partialladungen. Das Verfahren wurde in das COSMOS-Kraftfeld integriert und damit ein QM/MM-Kraftfeld mit fluktuierenden Ladungen entwickelt. Mit dem neuen Kraftfeld wurden Rechnungen zur elektronischen Stabilisierung von Zn-Metallkomplexen durchgeführt. Die Methode der Bindungspolarisation ermöglicht die quantenchemische Berechnung von chemischen Verschiebungen. Erstmalig wurde für Cellulosemodifkationen die quantenchemische Berechnung von 13C-NMR Festkörperspektren und Tensoren der Chemischen Verschiebung durchgeführt. Der Einfluß der molekularen Bewegung auf die Form der Pulverspektren von Cellulose wurde modelliert. Unter Einführung von spektroskopischen Pseudopotentialen in Kraftfeldrechnungen erfolgte eine Strukturverfeinerung von Cellulosemodifikationen an experimentell gemessenen 13C-NMR-Festkörperdaten.