Dissertation von
Susanne Bauerschmidt


Repräsentation von Molekülstrukturen zur computergestützten Behandlung chemischer Reaktionen


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1. Einleitung

2. Analyse von massenspektroskopischen Zerfallsschemata organischer Verbindungen

2.1. Zielstellung

2.2. Modellannahmen

2.3. Arbeitsweise von FRANZ

2.3.1. Einlesen der Eingabedateien und Vorselektion
2.3.2. Aufbau des Reaktionsnetzwerks
2.3.3. Analyse des Reaktionsnetzwerks

2.4. Nachteile der in FRANZ verwendeten Strukturrepräsentation auf der Basis des Valence-Bond-Modells

2.4.1. Fragmentierungsschemata von Ketonen am Beispiel von Butan-2-on
2.4.2. Orthogonale -Systeme
2.4.3. -Ionisation

3. Datenstrukturen zur Repräsentation von Molekülen

3.1. Bindungslisten

3.2. BE-Matrizen und ihre Erweiterungen

3.3. Z-Matrizen

3.4. Die Linearnotation SMILES

4. RICOS - Ein allgemeines Modell zur Repräsentation von Molekülen

4.1. Atome

4.2. Elektronensysteme

4.2.1. -Elektronensysteme
4.2.2. -Elektronensysteme
4.2.3. Koordinative Bindungen

4.3. Moleküle

4.4. Aggregate

4.5. Wechselwirkungen

4.6. Ensembles

4.7. Topologische Gruppen

5. Physikochemische und topologische Eigenschaften

5.1. Übersicht über die implementierten Eigenschaften

5.2. Ladungen

5.2.1. Äquilibrierte Ladung
5.2.2. Lokalisierte Ladungen in Molekülen

5.3. Radikalzentren

5.4. Hashcode

5.4.1. Bestimmung der Seedparameter
5.4.2. Atomhashcodes
5.4.3. Elektronensystemhashcodes
5.4.4. Molekül-, Aggregat- und Ensemblehashcodes
5.4.5. Äquivalenzklassen

5.5. Physikochemische Parameter auf der Basis von Valenz-Bond-Strukturen

6. Reaktionen von Molekülen und Aggregaten in einem Ensemble

6.1. Reaktionen von Elektronensystemen

6.1.1. Elementarschritte zum Erzeugen und Brechen von -Elektronensystemen
6.1.2. Elementarschritte zum Erzeugen und Brechen von -Elektronensystemen
6.1.3. Elementarschritte zum Erzeugen und Brechen von koordinativen Bindungen
6.1.4. Änderung der Elektronenzahl eines Elektronensystems
6.1.5. Zusammengesetzte Reaktionen

6.2. Ändern von Wechselwirkungsgruppen und topologischen Gruppen
während einer Reaktion

6.3. Einfügen und Löschen von Molekülen und Aggregaten im
Reaktionsensemble

6.4. Erkennung von Reaktionsprodukten mit ungültigen Valenzen

7. Konvertierung zwischen RICOS und dem VB-Modell

7.1. Umwandlung von Molekülen mit VB-Repräsentation in RICOS

7.2. Umwandlung von Molekülen in RICOS-Repräsentation in
VB-Repräsentation

7.2.1. Allgemeine Vorgehensweise
7.2.2. Suche nach geeigneten Atomen zur Lokalisierung von Ladungen und
freien Elektronen
7.2.3. Suche nach Doppelbindungen

8. Realisierung der RICOS-Repräsentation mit einem objektorientierten
Modell

8.1. Grundbegriffe

8.2. Allgemeine Klassen

8.3. Klassenhierarchie der Hauptklassen

8.4. Chemische Klassen

8.4.1. Die Atomklasse
8.4.2. Die Klassen für Elektronensysteme
8.4.3. Die Molekülklasse
8.4.4. Die Aggregatklasse
8.4.5. Die Ensembleklasse
8.4.6. Die Gruppenklasse
8.4.7. Die Nachbarschaftsklasse

8.5. Basisklassen

8.5.1. Chemische Objekte
8.5.2. Chemische Objekte mit Gruppen

8.6. Repräsentation von Molekülen in VB-Darstellung

8.7. Reaktionen

9. EROS 7

9.1. Programmaufbau

9.1.1. Aufbau des Reaktionsnetzwerks
9.1.2. Reaktionsgenerierung und Reaktionsregeln

9.2. Anwendungsbeispiele

9.2.1. Reaktionen in der Massenspektrometrie
9.2.2. Thermische Cycloadditionsreaktionen

10. Zusammenfassung

11. Literaturverzeichnis

12. Anhang

13. Publikationsliste

14. Lebenslauf