SPP 1178:  Experimentelle Elektronendichte als Schlüssel zum Verständnis chemischer Wechselwirkungen

• Fachliche Zuordnung: Chemie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5472182

Die Ergebnisse der experimentellen Elektronendichtebestimmung haben gezeigt, dass die Methode Antworten in bislang kontrovers diskutierten Bindungskonzepten geben kann und Grundlage für innovative Vorstellungen ist. In diesem Schwerpunktprogramm wird die Methode durch die Einbindung weltweit führender deutscher und internationaler Forschergruppen, Großforschungsanlagen (FRM II, Synchrotron), theoretischer Ansätze und moderner Spektroskopie weiterentwickelt. Die eingebundenen chemisch-präparativen Gruppen stellen methodisch und chemisch relevante Leitstrukturen mit bislang unverstandenen Bindungsverhältnissen zur Verfügung. Durch die Vernetzung und den Dialog der methodisch arbeitenden Gruppen mit den präparativ orientierten Gruppen wird sichergestellt, dass die Ergebnisse der Elektronendichteuntersuchungen in eine gemeinsame Sprache münden und sie noch breiter verfügbar werden. Die wissenschaftliche Synergie ergibt sich aus einer gegenseitigen Öffnung der Blickwinkel: Methodiker arbeiten an relevanten Systemen, und Synthetiker kommen durch ein tieferes Verständnis der Systeme zu neuen Konzepten.
Im synthetischen Pool der Molekülchemie wird durch die Elektronendichtestudien das intuitiv-heuristische Instrumentarium, das gegenwärtig zur Abschätzung von Reaktivitäten eingesetzt wird (Nukleophilie, I- und M-Effekte, Konjugation, Delokalisation, Partialladungen, etc.), in quantifizierbare Größen überführt und bietet so die Grundlage für ein rationales Design wichtiger Synthesebausteine.
Auf dem Gebiet der Life Science werden Wirkstoffe und Cofaktoren unter dem Aspekt der Elektronendichteverteilung untersucht. Daraus ableitbare physikalische, chemische und strukturchemische Eigenschaften sowie intermolekulare Wechselwirkungen in verschiedenen Kristallgittern werden mit biologischen Aktivitäten in Beziehung gesetzt.
Auf dem Gebiet der neuen Materialien lässt erst die Kenntnis der Elektronendichteverteilung das Design neuer und die Weiterentwicklung bekannter Werkstoffe mit definiertem Eigenschaftsprofil zu. Nahezu alle Materialeigenschaften wie magnetisches, optisches und elektronisches Verhalten können aus der Kenntnis der elektronischen und geometrischen Struktur abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: USA

Projekte

• Abweichungen von idealen Strukturen bei metallischen Elementen und einfachen intermetallischen Phasen: Kombinierte experimentelle und theoretische Untersuchungen der Elektronenverteilungen (Antragstellerinnen / Antragsteller Jansen, Martin ;  Paulus, Beate ;  Weyrich, Wolf )
• Accurate charge density determination in Zintl phases - Akkurate Bestimmung der Ladungsdichten in Zintl-Phasen (Antragsteller Fässler, Thomas F. )
• Analyse der Ladungsdichteverteilungen in polaren Metall-Ligand-Bindungen (Antragsteller Kaupp, Martin )
• Charge Density and Topological Properties of Boranes and their Lewis Acid Base Adducts - Ladungsdichte und topologische Eigenschaften von Boranen und deren Lewis-Säure Base Adukten (Antragsteller Lentz, Dieter )
• Charge density response to an external high electric field - Ladungsdichte-Response auf ein externes hohes elektrisches Feld (Antragsteller Pietsch, Ullrich )
• Chemical bonding in rare earth-transition metal-carbides, borides, and boride carbides (Antragsteller Pöttgen, Rainer )
• Chemical bonding in rare earth-transition metal-carbides, borides, and boride carbides (Antragsteller Scherer, Wolfgang )
• Chemical bonding in rare earth-transition metal-carbides, borides, boride carbides, silicides, and pnictide oxides - Chemische Bindung in Seltenerd-Übergangsmetall-Carbiden, Boriden, Borcarbiden und Siliciden (Antragsteller Pöttgen, Rainer ;  Scherer, Wolfgang )
• Coordination and Instrumentation of the SPP 1178 - Koordination und Instrumentierung des SPP 1178 (Antragsteller Scherer, Wolfgang ;  Stalke, Dietmar )
• Correlated momentum, charge and magnetization density in the kagome staircase system Co3V2O8 - Korrelierte Impuls-, Ladungs- und Magnetisierungsdichte im kagome staircase System Co3V2O8 (Antragsteller Fueß, Hartmut )
• Deviations from Ideal Structures in Metallic Elements and Simple Intermetallics: Combined Experimental and Theoretical Studies of Electron distributions (Antragsteller Schlenz, Hartmut )
• Die experimentelle Elektronendichteverteilung als Schlüssel zum Verständnis der Struktur/Reaktivitätsmuster von Alkyllithium- und Benzyllithiumverbindungen (Antragsteller Strohmann, Carsten )
• Die Methode der maximalen Entropie zur Untersuchung genauer Ladungsdichten, und ihre Anwendung auf Proteine und andere Moleküle von biologischem Interesse (Antragsteller van Smaalen, Sander )
• Electric Properties of Molecular Systems with Chemical Interactions (Antragsteller Kuball, Hans-Georg )
• Electron densities of intermetallic compounds inspected by spectroscopy - Überprüfung von Elektronendichten intermetallischer Verbindungen durch Spektroskopie (Antragsteller Rosner, Helge )
• Electron density and chemical bonding in intermetallic borides and structural analogues - Elektronendichte und chemische Bindung in intermetallischen Boriden und deren Strukturanaloga (Antragsteller Grin, Juri )
• Electron density distribution in borylene complexes - Elektronendichteverteilung in Borylenkomplexen (Antragsteller Braunschweig, Holger )
• Electron density distribution in lithium organics - Elektronendichteuntersuchungen an lithiumorganischen Verbindungen (Antragsteller Stalke, Dietmar )
• Electron Density Distribution in Methylcobalamine Model Complexes: An Experimental Study - Studien zur Elektronendichteverteilung an Methylcobalamin-Modellkomplexen (Antragsteller Prosenc, Marc H. )
• Electron Density in the Life Sciences: Topological Properties of Larger Bioorganic Molecules from Multipole Models supported by Invariom Approaches - Elektronendichte in den Life Sciences: Topologische Eigenschaften größerer bioorganischer Moleküle aus Multipolmodellen, ergänzt durch Invariomanwendungen (Antragsteller Luger, Peter )
• Electron density topology and nature of bonding in small ring compounds with dative bonds - Elektronendichte-Topologie und Bindungsverhältnisse in kleinen Ringen mit dativen Bindungen (Antragsteller Mitzel, Norbert W. )
• Electronic situation of N-O and M-O bonds (in molecular compounds) (Antragsteller Burger, Peter )
• Elektronen und Magnetisierungsdichten im Übergangsmetalloxid Co3V2O8 - Electron and Magnetization Density in the Transition Metal Oxide Co3V2O8 (Antragsteller Fueß, Hartmut )
• Experimental charge densities of weakly bound complexes: Dispersive interactions and influence of relativity on calculated charge densities - Experimentelle Ladungsdichte schwach gebundener Komplexe: Dispersive Wechselwirkungen und relativistische Einflüsse auf berechnete Ladungsdichten (Antragsteller Krossing, Ingo )
• Experimental Electron Density in Unusually Structured Organometallic Compounds - Experimentelle Elektronendichte von Organometallverbindungen mit ungewöhnlichen Struktureigenschaften (Antragsteller Erker, Gerhard ;  Grimme, Stefan )
• Experimental electron density studies of secondary interactions in solids- Experimentelle Elektronendichtebestimmungen zur Charakterisierung sekundärer Wechselwirkungen in Festkörpern (Antragsteller Englert, Ullrich ;  Lehmann, Christian )
• Korrelation molekularer, von der Elekronendichte abgeleiteter Eigenschaften mit biologischer Aktivität - ein neues Werkzeug in der rationalen Liganden-Entwicklung (Antragstellerin Schirmeister, Tanja )
• Ladungsdichte und topologische Eigenschaften von Boranen und deren Lewis-Säure Base Adukten - Charge Density and Topolgical Properties of Boranes and their Lewis Acid Base Adducts (Antragsteller Luger, Peter )
• Ladungsdichteänderungen unter Einfluss eines externen hohen elektrischen Feldes : Untersuchung der bindungsselektiven Umverteilung der Valenzelektronendichte - Charge density response to an external high electric field (Antragsteller Pietsch, Ullrich )
• Ladungsdichteänderungen unter Einfluss eines externen hohen elektrischen Feldes : Untersuchung der bindungsselektiven Umverteilung der Valenzelektronendichte - Charge density response to an external high electric field (Antragsteller Kirfel, Armin H. )
• Metall-Metall und Metall-Ligand Wechselwirkungen aus der Sicht der Direktraum-Funktionale (Antragsteller Kohout, Miroslav )
• Methodological Developments in X-ray Charge Density Determination - Modell- Entwicklungen für experimentelle Ladungsdichtebestimmung (Antragsteller Koritsanszky, Tibor )
• On the Nature and Origin of Ligand-induced Charge Concentrations: The Key dor Controlling C-H Activation Processes in Electron-Rich Transition Metal Complexes (Antragsteller Scherer, Wolfgang )
• On the Nature and Origin of Ligand-induced Charge Concentrations: The Key dor Controlling C-H Activation Processes in Electron-Rich Transition Metal Complexes (Antragsteller Reiher, Markus )
• Push-Pull Nonlinear Optical and Photorefractive Chromophores for Electron Density Studies (Antragsteller Würthner, Frank )
• Quantification of Substituent Effects in Catalysis by Combined Experimental and Theoretical Charge Density Studies: The Key for Efficient Ligand Tailoring in Catalysis (Antragsteller Thiel, Werner R. )
• Quantification of Substituent Effects in Catalysis by Combined Experimental and Theoretical Charge Density Studies: The Key for Efficient Ligand Tailoring in Catalysis (Antragsteller Scherer, Wolfgang )
• Raman spectroscopy filling the gap between single crystal and liquid phase investigations to determine electron density related molecular characteristics (Antragsteller Popp, Jürgen )
• Solvent and Crystal Field Effects on Dipolar and Optical Properties of Photorefractive Merocyanine Dyes - Einfluss von Lösungsmittel- und Kristallfeldeffekten auf dipolare und optische Eigenschaften photorefraktiver Merocyanin-Farbstoffe (Antragsteller Lehmann, Christian ;  Würthner, Frank )
• The Electronic Structure of TiO2 and VO2: A Joined Electron-Density Study of two Materials in Position, Momentum and Phase Space (Antragsteller Weyrich, Wolf )
• The Electronic Structure of TiO2, VO2 and Related Transition-Metal Oxides: A Joined Electron-Density Study of Materials in Position, Momentum and Phase Space. (Antragsteller Fueß, Hartmut ;  Weyrich, Wolf )
• Transitionmetal carbene complexes: Experimental Electron Density - A Tool Towards Controlling Catalytic Activity (Antragsteller Lehmann, Christian )
• Transitionmetal carbene complexes: Experimental Electron Density - A Tool Towards Controlling Catalytic Activity (Antragsteller Fürstner, Alois )
• Verwendung quantenchemischer Berechungen zur Untersuchung der Elektronendichte und ihres Einflusses auf die Reaktivität. (Antragsteller Engels, Bernd )
• Über die Natur und den Ursprung liganden-induzierter Ladungskonzentrationen; der Schlüssel zur Kontrolle von C-H Aktivierungsprozesse in elektronischen Übergangsmetallkomplexen (Antragsteller Eickerling, Georg ;  Himmel, Hans-Jörg ;  Scherer, Wolfgang )

• Sprecher: Professor Dr. Dietmar Stalke