Elektronenanlagerung an Triazole und deren Komplexe

Eine neue Möglichkeit für die effiziente Synthese von Molekülen aus einfachen Komponenten ähnlich wie in der Natur wurde mit der sogenannten Click-Chemie gefunden. Moleküle auf Basis des Triazolrings sind häufige Produkte der Click-Chemie, da Triazol eine hohe Stabilität aufweist. Aufgrund dieser Tatsache sind Triazolderivate häufige Bestandteile von kommerziell erzeugten Chemikalien. Die Anlagerung eines freien Elektrons an ein Molekül ist andererseits ein Prozess, der auch bei geringer Energieeinbringung durch das Elektron zu Bindungsbrüchen im Molekül führen kann, was zum Beispiel für die molekularen Bestandteile der DNS gezeigt worden ist. Es wurde auch beobachtet, dass diese Bindungsbrüche sehr ortsselektiv im Molekül stattfinden und durch eine geeignete Wahl der Elektronenenergie kontrollierbar sind. Diese Eigenschaften der Elektronenanlagerung könnten auch für Triazolderivate genutzt werden, um die Click-Chemie umzukehren. Dieses Projekt hat zum Ziel, die dissoziative Anlagerung von freien Elektronen an verschiedene Triazolderivate zu untersuchen. Zur Erfüllung der Projektziele wird ein kombinierter Ansatz von Experimenten und quantenchemischen Rechnungen verwendet. In den Experimenten wird ein wohldefinierter Elektronenstrahl mit einem Molekularstrahl eines Triazolderivats gekreuzt. Sobald sich ein Elektron sich an ein Molekül anlagert, wird dieses Molekül negativ geladen. Falls es in Fragmente zerfällt, behält eines der Fragmente das Überschusselektron. Aufgrund dieser zusätzlichen Ladung wird das Fragment massenspektrometrisch detektierbar und damit die Dissoziation nachvollziehbar. Die Moleküle werden in den Projektstudien den Elektronen nicht nur unter isolierten Bedingungen ausgesetzt, sondern auch in einer molekularen Umgebung, die beispielsweise durch einige Wassermoleküle dargestellt wird. Die quantenchemischen Rechnungen haben zum Ziel, detaillierten Aufschluss über die experimentell beobachteten Reaktionen zu geben, und das sowohl für isolierte Triazolderivate als auch für die Situation, wenn diese in einer molekularen Umgebung eingebettet sind. Essentiell ist dabei, mittels der Berechnungen Informationen über die Energetik und Dynamik der Prozesse zu gewinnen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden neue Einsicht über die fundamentalen Reaktionen in Triazolderivaten, welche durch Elektronenanlagerung ausgelöst werden, geben. Aus den Studien für verschiedene molekulare Umgebungen lassen sich auch Rückschlüsse über deren Einfluss für die beobachtete Chemie ziehen. Das gewonnene Grundlagenwissen für diese technologisch und biologisch relevanten Systeme könnte auch für zukünftige Anwendungen hilfreich sein. Falls die Click-Chemie durch Elektronenanlagerung rückgängig gemacht werden kann, könnte dies für Reinigung von Abwässern, die mit Triazolderivaten verschmutzt sind, ausgenutzt werden.