[Top] [Prev] [Next] [Bottom]
Diese Arbeit ist Teil der Dissertationen unter http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/dissonline/


10. Zusammenfassung

Das mit RICOS vorgestellte Modell zur Repräsentation chemischer Strukturen erlaubt die Behandlung einer Vielzahl verschiedener chemischer Verbindungen. Neben organischen Verbindungen können auch Verbindungen mit Mehrzentrenbindungen sowie metallorganische Spezies dargestellt werden. Weiterhin bietet diese Form der Repräsentation die Möglichkeit, Mehrdeutigkeiten bei der Repräsentation organischer Verbindungen mit delokalisierten und orthogonalen -Elektronensystemen aufzulösen. Sie ersetzt die klassische Datenstruktur der Bindungslisten, die es nur erlauben, chemische Strukturen mit zwischen zwei Atomen lokalisierten Bindungen zu beschreiben. Das Modell trennt - und -Anteile einer Bindung in sogenannte - und -Elektronensysteme und führt einen eigenen Bindungstyp für Bindungen in Metallkomplexen ein. Elektronen können in allen drei Bindungstypen zwischen mehr als zwei Atomen delokalisiert sein, Bindungen sind nicht mehr notwendigerweise zwischen zwei Atomen lokalisiert. Auch freie Elektronen werden nicht als Attribut eines Atoms betrachtet, sondern als -Elektronensysteme eines Atoms mit maximal zwei Elektronen repräsentiert. Dies gestattet, verschieden angeregte Zustände der gleichen Verbindung zu beschreiben.

Neben der Repräsentation von Bindungen wurden zwei weitere Konzepte zur Beschreibung chemischer Spezies eingeführt, Wechselwirkungsgruppen und Aggregate. Wechselwirkungsgruppen beschreiben Wechselwirkungen zwischen Atomen und Elektronensystemen, die nicht kovalenter Natur sind und daher nicht in Bindungen zu fassen sind, wie z. B. ionische Wechselwirkungen. Aggregate kombinieren mehrere Moleküle, die über solche Wechselwirkungen miteinander verbunden sind.

Zur Generierung von Reaktionen in Programmen, die sich mit der Reaktionsvorhersage beschäftigen, wurden Elementarreaktionsschritte entwickelt, die es erlauben, die verschiedenen Bindungstypen ineinander umzuwandeln und damit eine Vielzahl verschiedener chemischer Reaktionstypen zu modellieren.

Die erste Anwendung der RICOS-Repräsentation liegt in der Neuentwicklung des Reaktionsvorhersageprogramms EROS. Es basiert auf RICOS als interner Strukturrepräsentation und erlaubt daher, Modelle zur Reaktionsvorhersage nicht nur organischer Reaktionen zu entwikkeln, sondern in diese Modelle auch Reaktionen mit Metallkomplexen zu integrieren oder auch Zwischenstufen von Reaktionen explizit zu beschreiben. Am Beispiel von massenspektroskopischen Prozessen und einer allgemeinen Reaktionsregel zur Erzeugung aller formal möglichen Reaktionsprodukte thermischer Cycloadditionsreaktionen wurde diese Anwendung gezeigt.

Das vorgestellte Modell wurde mit objektorientierten Methoden implementiert. Die chemischen Konzepte wurden in Klassen übertragen, die die Konstitution und das Verhalten von Molekülen modellieren. Durch den Einsatz von objektorientierten Methoden konnte eine flexible Klassenbibliothek entwickelt werden, die es erlaubt, zukünftige Anforderungen an die Strukturrepräsentation auf einfache Weise zu integrieren. Die Klassenbibliothek umfaßt außer den Klassen zur Beschreibung der Konstitution von Molekülen und deren Reaktionen auch eine flexible Methode, Verfahren zur Berechnung von physikochemischen und topologischen Eigenschaften der Atome und Bindungen in Molekülen in die Bibliothek zu integrieren und damit potentiellen Anwendern zur Verfügung zu stellen. Solche Eigenschaften können bei der Reaktionsvorhersage zum Abschätzen der Reaktivität oder in QSAR-Studien zur Modellierung von Aktivitäten eingesetzt werden.



[Top] [Prev] [Next] [Bottom]
Diese Arbeit ist Teil der Dissertationen unter http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/dissonline/