@article{KleinpeterHeydenreichKochetal.2017, author = {Kleinpeter, Erich and Heydenreich, Matthias and Koch, Andreas and Krtitschka, Angela and Kr{\"u}ger, Tobias and Linker, Torsten}, title = {NMR spectroscopic conformational analysis of 4-methylene-cyclohexyl pivalateThe effect of sp(2) hybridization}, series = {Magnetic resonance in chemistry}, volume = {55}, journal = {Magnetic resonance in chemistry}, publisher = {Wiley}, address = {Hoboken}, issn = {0749-1581}, doi = {10.1002/mrc.4630}, pages = {1073 -- 1078}, year = {2017}, abstract = {The conformational equilibrium of the axial/equatorial conformers of 4-methylene-cyclohexyl pivalate is studied by dynamic NMR spectroscopy in a methylene chloride/freon mixture. At 153K, the ring interconversion gets slow on the nuclear magnetic resonance timescale, the conformational equilibrium (-G degrees) can be examined, and the barrier to ring interconversion (G(\#)) can be determined. The structural influence of sp(2) hybridization on both G degrees and G(\#) of the cyclohexyl moiety can be quantified.}, language = {en} } @phdthesis{Ehlert2016, author = {Ehlert, Christopher}, title = {Simulationen von R{\"o}ntgenabsorptionsprozessen zur Charakterisierung von Systemen in kondensierter Phase}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-104844}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {142}, year = {2016}, abstract = {Die vorgelegte Dissertation pr{\"a}sentiert wissenschaftliche Ergebnisse, die in der Zeit vom Dezember 2012 bis August 2016, erarbeitet wurden. Der zentrale Inhalt der Arbeit ist die Simulation von R{\"o}ntgenabsorptionsprozessen von verschiedenen Systemen in kondensierter Phase. Genauer gesagt, werden Nahkantenabsorptions- (NEXAFS) sowie R{\"o}ntgenphotoelektronenspektren (XPS) berechnet. In beiden F{\"a}llen wird ein R{\"o}ntgenphoton von einem molekularen System absorbiert. Aufgrund der hohen Photonenenergie wird ein stark gebundenes kernnahes Elektron angeregt. Bei der XPS gelangt dieses mit einer zu messenden kinetischen Energie in Kontinuumszust{\"a}nde. In Abh{\"a}ngigkeit der eingestrahlten Photonenenergie und der kinetischen Energie des austreten Elektrons, kann die Bindungsenergie berechnet werden, welche die zentrale Gr{\"o}ße der XPS ist. Im Falle der NEXAFS-Spektroskopie wird das kernnahe Elektron in unbesetzte gebundene Zust{\"a}nde angeregt. Die zentrale Gr{\"o}ße ist die Absorption als Funktion der eingestrahlten Photonenenergie. Das erste Kapitel meiner Arbeit er{\"o}rtert detailliert die experimentellen Methoden sowie die daraus gewonnenen charakteristischen Gr{\"o}ßen. Die experimentellen Spektren zeigen oft viele Resonanzen, deren Interpretation aufgrund fehlender Referenzmaterialien schwierig ist. In solchen F{\"a}llen bietet es sich an, die Spektren mittels quantenchemischer Methoden zu simulieren. Der daf{\"u}r erforderliche mathematisch-physikalische Methodenkatalog wird im zweiten Kapitel der Arbeit er{\"o}rtert. Das erste von mir untersuchte System ist Graphen. In experimentellen Arbeiten wurde die Oberfl{\"a}che mittels Bromplasma modifiziert. Die im Anschluss gemessenen NEXAFS-Spektren unterscheiden sich maßgeblich von den Spektren der unbehandelten Oberfl{\"a}che. Mithilfe periodischer DFT-Rechnungen wurden verschiedene Gitterdefekte sowie bromierte Systeme untersucht und die NEXAFS-Spektren simuliert. Mittels der Simulationen k{\"o}nnen die Beitr{\"a}ge verschiedener Anregungszentren analysiert werden. Die Berechnungen erlauben den Schluss, dass Gitterdefekte maßgeblich f{\"u}r die entstandenen Ver{\"a}nderungen verantwortlich sind. Polyvinylalkohol (PVA) wurde als zweites System behandelt. Hierbei sollte untersucht werden, wie groß der Einfluss der Molekularbewegung auf die Verbreiterung der Peaks im XP-Spektrum ist. Des Weiteren wurde untersucht, wie groß der Einfluss von intermolekularen Wechselwirkungen auf die Peakpositionen und Peakverbreiterung ist. F{\"u}r die Berechnung dieses Systems wurde eine Kombination aus molekulardynamischen und quantenchemischen Methoden verwendet. Als Strukturen dienten Oligomermodelle, die unter dem Einfluss eines (ab initio) Potentials propagiert wurden. Entlang der erstellten Trajektorie wurden Schnappsch{\"u}sse der Geometrien extrahiert und f{\"u}r die Berechnung der XP-Spektren verwendet. Die Spektren werden bereits mithilfe klassischer Molekulardynamik sehr gut reproduziert. Die erhaltenen Peakbreiten sind verglichen mit dem Experiment allerdings zu klein. Die Hauptursache der Peakverbreiterung ist die Molekularbewegung. Intermolekulare Wechselwirkungen verschieben die Peakpositionen um 0.6 eV zu kleineren Anregungsenergien. Im dritten Teil der Arbeit stehen die NEXAFS-Spektren von ionischen Fl{\"u}ssigkeiten (ILs) im Fokus. Die experimentell gefundenen Spektren zeigen eine komplexe Struktur mit vielen Resonanzen. In der Arbeit wurden zwei ILs untersucht. Als Geometrien verwenden wir Clustermodelle, die aus experimentellen Kristallstrukturen extrahiert wurden. Die berechneten Spektren erlauben es, die Resonanzen den Anregungszentren zuzuordnen. Außerdem kann eine erstmals gemessene Doppelresonanz simuliert und erkl{\"a}rt werden. Insgesamt kann die Interpretation der Spektren mithilfe der Simulation signifikant erweitert werden. In allen Systemen wurde zur Berechnung des NEXAFS-Spektrums eine auf Dichtefunktionaltheorie basierende Methode verwendet (die sogenannte Transition-Potential Methode). G{\"a}ngige wellenfunktionsbasierte Methoden, wie die Konfigurationswechselwirkung mit Einfachanregungen (CIS), zeigen eine starke Blauverschiebung, wenn als Referenz eine Hartree-Fock Slaterdeterminante verwendet wird. Wir zeigen, dass die Verwendung von kernnah-angeregten Determinanten sowohl das resultierende Spektrum als auch die Anregungsenergien deutlich verbessert. Des Weiteren werden auch Referenzen aus Dichtefunktionalrechnungen getestet. Zus{\"a}tzlich werden auch Referenzen mit gebrochenen Besetzungszahlen f{\"u}r kernnahe Elektronen verwendet. In der Arbeit werden die Resultate der verschiedenen Referenzen miteinander verglichen. Es zeigt sich, dass Referenzen mit gebrochenen Besetzungszahlen das Spektrum nicht weiter verbessern. Der Einfluss der verwendeten Elektronenstrukturmethode ist eher gering.}, language = {de} } @article{KirpichenkoKleinpeterUshakovetal.2011, author = {Kirpichenko, Svetlana V. and Kleinpeter, Erich and Ushakov, Igor A. and Shainyan, Bagrat A.}, title = {Conformational Analysis of 3-Methyl-3-Silathiane and 3-Fluoro-3-Methyl-3-Silathiane}, series = {Journal of physical organic chemistry}, volume = {24}, journal = {Journal of physical organic chemistry}, number = {4}, publisher = {Wiley-Blackwell}, address = {Hoboken}, issn = {0894-3230}, doi = {10.1002/poc.1758}, pages = {320 -- 326}, year = {2011}, abstract = {The conformational equilibria of 3-methyl-3-silathiane 5, 3-fluoro-3-methyl-3-silathiane 6 and 1-fluoro-1-methyl-1- silacyclohexane 7 have been studied using low temperature C-13 NMR spectroscopy and theoretical calculations. The conformer ratio at 103 K was measured to be about 5(ax):5(eq) - 15:85, 6(ax):6(eq)-50:50 and 7(ax):7(eq)-25:75. The equatorial preference of the methyl group in 5 (0.35 kcal mol(-1)) is much less than in 3-methylthiane 9 (1.40 kcal mol(-1)) but somewhat greater than in 1-methyl-1-silacyclohexane 1 (0.23 kcal mol(-1)). Compounds 5-7 have low barriers to ring inversion: 5.65 (ax -> eq) and 6.0 kcal mol(-1) (eq -> ax) (5), 4.6 kcal mol(-1) (6), 5.1 kcal mol(-1) (Me-ax -> Me-eq), and 5.4 kcal mol(-1) (Me-eq -> Me-ax) (7). Steric effects cannot explain the observed conformational preferences, like equal population of the two conformers of 6, or different conformer ratio for 5 and 7. Actually, by employing the NBO analysis, in particular, considering the second order perturbation energies, vicinal stereoelectronic interactions between the Si-X and adjacent C-H, C-S, and C-C bonds proved responsible.}, language = {en} } @article{ShainyanSuslovaKleinpeter2011, author = {Shainyan, Bagrat A. and Suslova, Elena N. and Kleinpeter, Erich}, title = {Conformational analysis of N-phenyl- and N-trifyl-4,4-dimethyl-4-silathiane 1-sulfimides}, series = {Journal of physical organic chemistry}, volume = {24}, journal = {Journal of physical organic chemistry}, number = {8}, publisher = {Wiley-Blackwell}, address = {Malden}, issn = {0894-3230}, doi = {10.1002/poc.1811}, pages = {698 -- 704}, year = {2011}, abstract = {N-Substituted 4,4-dimethyl-4-silathiane 1-sulfimides Me2Si(sic)S=NSO2R [R- Ph (1), CF3 (2)] were studied experimentally by variable temperature dynamic NMR spectroscopy. Low temperature 13 C NMR spectra of the two compounds revealed the frozen ring inversion process and approximately equal content of the axial and equatorial conformers. Calculations of the 4-silathiane derivatives 1, 2 and the model compound [R Me (3)] as well as their carbon analogs, the similarly N-substituted (sic)S=NSO2R thiane 1-sulfimides [R = Ph (4), CF3 (5), Me (6)] at the DFT/B3LYP/6-311G(d, p) level in the gas phase and in chloroform solution using the PCM model at the same level of theory showed a strong dependence of the relative stability of the conformer on the solvent. The electronegative trifluoromethyl group increases the relative stability of the axial conformer.}, language = {en} } @article{ShainyanSuslovaKleinpeter2012, author = {Shainyan, Bagrat A. and Suslova, Elena N. and Kleinpeter, Erich}, title = {Conformational analysis of 4,4-dimethyl-1-(trifluoromethylsulfonyl)-1,4-azasilinane and 2,2,6,6-tetramethyl-4-(trifluoromethylsulfonyl)-1,4,2,6-oxazadisilinane}, series = {Journal of physical organic chemistry}, volume = {25}, journal = {Journal of physical organic chemistry}, number = {1}, publisher = {Wiley-Blackwell}, address = {Hoboken}, issn = {0894-3230}, doi = {10.1002/poc.1882}, pages = {83 -- 90}, year = {2012}, abstract = {4,4-Dimethyl-1-(trifluoromethylsulfonyl)-1,4-azasilinane 1 and 2,2,6,6-tetramethyl-4-(trifluoromethylsulfonyl)-1,4,2,6-oxazadisilinane 2 were studied by variable temperature dynamic 1H, 13C, 19F NMR spectroscopy and theoretical calculations at the DFT (density functional theory) and MP2 (Moller-Plesset 2) levels of theory. Both kinetic (barriers to ring inversion) and thermodynamic data (frozen conformational equilibria) could be obtained for the two compounds. The computations revealed two minima on the potential energy surface for molecules 1 and 2 corresponding to the rotamers with the CF3SO2 group directed inward and outward the ring, the latter being 0.20.4 kcal/mol (for 1) and 1.1 kcal/mol (for 2) more stable than the former. The vibrational calculations at the DFT and MP2 levels of theory give the values of the free energy difference Delta G degrees for the 'inward' reversible arrow 'outward' equilibrium consistent with those determined from the experimentally measured ratio of the rotamers. The structure of crystalline compound 2 was ascertained by X-ray diffraction analysis.}, language = {en} } @article{ShainyanKirpichenkoKleinpeter2012, author = {Shainyan, Bagrat A. and Kirpichenko, Svetlana V. and Kleinpeter, Erich}, title = {Synthesis and conformational properties of 1,3-dimethyl-3-phenyl-1,3-azasilinane low temperature dynamic NMR and computational study}, series = {Arkivoc : free online journal of organic chemistry}, journal = {Arkivoc : free online journal of organic chemistry}, number = {24}, publisher = {ARKAT}, address = {Gainesville}, issn = {1551-7004}, pages = {175 -- 185}, year = {2012}, abstract = {1,3-Dimethyl-3-phenyl-1,3-azasilinane was synthesized and its conformational behavior was studied by the low temperature NMR spectroscopy and quantum chemical calculations. The compound was shown to exist as an equilibrium mixture of the PhaxMeeq and PheqMeax chair conformers with the N-methyl substituent in equatorial position. The barrier to ring inversion was also determined.}, language = {en} }