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1. Einleitung

In den letzten Jahrzehnten hat die Computertechnologie eine starke Entwicklung erlebt und damit fast alle wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Bereiche verändert. In nahezu jedem Büro ist heute ein Computer zu finden, der einem bei der Bewältigung der wachsenden Aufgaben zur Seite steht. Dies trifft auch in zunehmendem Maße auf die Chemie zu. Um so wichtiger wird das Gebiet der Simulation von Reaktionen. Da die Reaktionen ein Kernpunkt chemischer Experimente sind, sind die Bereiche zahlreich, in denen die Reaktionsvorhersage eingesetzt werden kann.

In unserer Zeit, in der alle Vorgänge immer stärker rationalisiert werden, wird der Raum für eine zeit- und kostenintensive Forschung selten. Hinzu kommen speziell in der Chemie zunehmende Auflagen des Umweltschutzes. Immer mehr Abwägungen und Versuche bei gleichzeitig geringerem Zeit- und Kostenaufwand sind nur unter Zuhilfenahme des Computers möglich. Hierzu werden entsprechende Simulationsverfahren benötigt.

Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird versucht die im Massenspektrometer ablaufenden Prozesse [1] und damit die Spektren organischer Verbindungen vorherzusagen. Für einen routinemäßigen Einsatz sind dazu Verfahren notwendig, die es gewährleisten, daß die Ergebnisse spätestens nach einigen Minuten bereit stehen. Das schränkt die Methoden meist auf empirische und semiempirische Verfahren ein. Im Kapitel 4 werden die Reaktivitäten der Fragmentierungen und Umlagerungen nach einer Elektronenstoßionisation unter Verwendung von Techniken des automatischen Lernens aus Datenbanken abgeleitet. Die gewonnenen Zusammenhänge zwischen der Reaktivität und der Struktur können anschließend zur Simulation von Massenspektren eingesetzt werden.

In einem zweiten Teil dieser Arbeit wird die Entwicklung eines neuen Reaktionsvorhersageprogramms EROS7 (Erzeugung von Reaktionen für die Organische Synthese) vorgestellt, das auf einer Molekülorbital-orientierten chemischen Datenstruktur basiert. Damit kann eine Reihe von Reaktionen simuliert werden, die die meisten bisherigen Systeme nicht vornehmen können, da sie auf der Darstellung der Strukturen als Bindungslisten beruhen. Bindungslisten sind Darstellungen der Strukturen nach Lewis, bei denen Benzol alternierende Einfach- und Doppelbindungen besitzt und für jede Bindung die Bindungsordnung angegeben wird. EROS7 wurde so konzipiert, daß es in vielen Bereichen der Chemie eingesetzt werden kann. Es ist ein Expertensystem, das eine abgetrennte Wissensbasis besitzt, in der die Reaktionstypen und deren Funktionen zur Berechnung der Reaktivität kodiert sind. Dieses System wurde in Zusammenarbeit mit Frau Dr. Susanne Bauerschmidt und Frau Dr. Larissa Steinhauer erstellt.



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