Quantenchemische ab initio-Untersuchungen von Reaktionen aromatischer Kohlenwasserstoffe

Final Report Abstract

Im Projekt wurden mit möglichst genauen und zuverlässigen quantenchemischen Methoden die Edukte, Produkte und Übergangszustände von für einen DFG-Paketantrag relevanten chemischen Reaktionen bestimmt. In zwei Publikationen wurden Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten für die weitere Verwendung in Computersimulationen bei den Kooperationspartnern theoretisch bestimmt (für die Reaktionen CH3• + CH4 → H• + C2H6 bzw. C6H5• + C6H5• → C6H4 + C6H6). In zwei weiteren Publikationen ging es vor allem darum, mithilfe von aufwändigen quantenchemischen Berechnungen sehr gute Referenzdaten für Reaktionsenergien und -barrieren zur Verfügung zu stellen, um so einfachere Modelle (z.B. im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie) auf ihre mögliche Anwendung testen zu können. Es wurden Modelle und/oder Funktionale identifiziert, die für die untersuchten Reaktionen gute Ergebnisse lieferten und entsprechend in zukünftigen Berechnungen an größeren Systemen (z.B. Reaktionen mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen) verwendet werden könnten. Die bearbeiteten Fragestellungen boten des Weiteren eine sehr gute Gelegenheit, die in Karlsruhe (weiter) entwickelten explizit korrelierten Coupled-Cluster-Methoden erstmals in nichttrivialen quantenchemischen Berechnungen einzusetzen. Diese Methoden konnten tatsächlich erfolgreich eingesetzt werden und somit lieferte das Projekt nicht nur wichtige Daten für die Kooperationspartner sondern auch wichtige Erfahrungen mit der erstmaligen Anwendung der neuen, selbst entwickelten Rechenmethoden.

Publications

• Accurate Benchmark Calculation of the Reaction Barrier Height for Hydrogen Abstraction by the Hydroperoxyl Radical from Methane. Implications for CnH2n+2 where n = 2 → 4. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 7047–7054
  J. Aguilera-Iparraguirre, H.J. Curran, W. Klopper, and J.M. Simmie
  
• Accurate Coupled Cluster Calculations of the Reaction Barrier Heights of Two CH3• + CH4 Reactions. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 11679–11684
  W. Klopper, R.A. Bachorz, D.P. Tew, J. Aguilera-Iparraguirre, Y. Carissan, and C. Hättig
  
• Hydrogen abstraction from biphenyl, acenaphthylene, naphthalene and phenanthrene by atomic hydrogen and methyl radical: DFT and G3(MP2)-RAD data. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2010, 940, 115–118
  Y. Carissan and W. Klopper
  
• The phenyl + phenyl reaction as pathway to benzynes: An experimental and theoretical study. Chem. Phys. Lett. 2011, 513, 20–26
  S.H. Dürrstein, M. Olzmann, J. Aguilera-Iparraguirre, R. Barthel, and W. Klopper