zum Directory-modus

Molecular Modeling: Kraftfelder und Molekülmechanik

Beispiel: 2,4-Dichlorpentan

Dieses Molekül kann als Beispiel für die gehinderte Rotation in der Kette des Polymeren Polyvinylchlorid (PVC) dienen. Ausgehend von einer all-trans C-C Kette mit wechselseitiger Anordnung der Chloratome (syndio-taktive Verknüpfung) betrachten wir als Erstes die Drehung um die C-C Bindung, die am mitteleren Kohlenstoff anliegt. Das Potenzial ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Abb.1
Bei der Beschriftung der Achsen wurde der Winkel-Wert mit 0,1 multipliziert; die Skala reicht jeweils von 0 bis 360 Grad.

Als Zweites untersuchen wir nun die simultane Rotation um die beiden benachbarten inneren C-C Bindungen. Die relative Energie wird in Abhängigkeit beider Drehwinkel als Kontur-Diagramm (folgende Abbildung) mit entsprechenden Höhenlinien dargestellt. Auf der rechten Seite ist die Farbcodierung (in kcal/mol) angegeben.

Abb.2

Man erkennt die sterisch ungünstigen Konformationen an der vier Ecken des Diagramms. Weitere Details auf Basis der gleichen Konformeren-Energien werden erst bei feinerer Abstufung der Höhenlinien in der folgenden Abbildung deutlich.

Abb.3

Im Zentrum der Abbildung (beide Torsionswinkel je 180 Grad, d.h. all-trans Konformation) erkennt man das globale Energie-Minimum. Von hier ausgehend findet man bei Drehung um +/-120 Grad weitere lokale Minima, z.B. links unten mit α=70° und β=70° . Bei Torsionswinkeln von 120 bzw. 240 Grad erscheinen die eclipsed Konformationen als lokale Maxima. Bei einem Konformationswechsel (vergleichbar mit einer Wanderung in dieser Höhen-Karte) sucht man einen Minimum-Talweg.

Seite 4 von 5