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Einführung

Molecular Modeling: Einleitung und Allgemeines

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Was ist Molecular Modeling? In der einfachsten Definition könnte man es anwendungsorientierte, theoretische Chemie nennen. Die Methoden des Molecular Modelings bauen eine Brücke zwischen der eher erkenntnistheoretisch und reduktionistisch ausgerichteten theoretischen Chemie und den anwendungsorientierten, empirischen Methoden der experimentellen Chemiker.

In der einfachsten Form ist das Zeichnen von Strukturformeln und das Verwenden von Molekülmodellen zur interaktiven Klärung chemischer Fragestellungen bereits "Molecular Modeling". Viele Fragestellungen z.B. in der Stereochemie lassen sich mit diesen Mitteln lösen. Mit der Entwicklung der Molekülmechanik und vor allem der Quantenchemie und deren Implementierung in die immer leistungsfähiger werdende Hardware stehen uns heute Methoden zur Verfügung, die weit über die Möglichkeiten der einfachen (analogen) Modelle hinausgehen. Einer der wichtigsten "Quantensprünge", die einige moderne Verfahren in den letzten Jahren erreicht haben, ist, dass sie nicht nur qualitative sondern auch quantitativ verlässliche Daten liefern. Die Genauigkeit für Energien, Geometrien und Spektren liegt dabei in vielen Fällen im Bereich experimenteller Messgenauigkeit.

Im Prinzip lassen sich alle physikalisch messbaren Größen chemischer Systeme auch berechnen, allerdings je nach Größe mit erheblich unterschiedlicher Genauigkeit und Aufwand. Voraussagen für "harte" physikalische Parameter, wie z.B. Ionisierungsenergien oder Geometrien kleiner Moleküle sind genau und schnell zugänglich. Das andere Extrem sind makroskopische Parameter wie z.B. die biologische Wirkung großer Biomoleküle, die sich nur unter Zuhilfenahme experimenteller Daten annähern oder interpolieren lassen. Der Übergang der Methoden von harter Theorie zu weicher Empirie ist fließend. Je mehr man sich auf empirische Verfahren einlässt, desto mehr gleichen die Methoden denen der experimentellen Chemiker. Man braucht Erfahrung und "Gefühl".

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