Descripción del proyecto
Estudio de alta sensibilidad de enlaces no covalentes
Los enlaces covalentes son una parte esencial de la química y la biología. Aunque los enlaces no covalentes son más débiles, no por ello son menos importantes ya que, por ejemplo, son fundamentales para mantener la estructura tridimensional de moléculas grandes. El equipo del proyecto BALANCE, financiado con fondos europeos, trabaja en un nuevo estudio experimental de enlaces no covalentes, que permitirá llevar a cabo un análisis preciso de los resultados divergentes derivados de varios métodos computacionales y experimentales. En el proyecto se realizará un experimento con iones moleculares aislados en fase gaseosa. El método de diseño propuesto incluye un espectrómetro construido a medida, fuentes de infrarrojos ajustables nuevas , síntesis química de sustratos específicos y técnicas de agrupamiento acoplado para sistemas de muchos cuerpos. El trabajo del proyecto demostrará cómo la colaboración interdisciplinar puede afectar la forma en la que entendemos los efectos estéricos en la química orgánica.
Objetivo
We use IR spectroscopy of trapped ions in a cryogenic FT-ICR spectrometer to probe non-covalent, “dispersion” interactions in large, gas-phase molecular ions. We will measure conformational equilibria by N-H frequency shifts, and correlate gas-phase IR frequency to the N-H-N bond angle in an ionic H-bond. Substituents on “onium” cations can adopt various conformations, whose energies map interaction potentials. Substituents on their proton-bound dimers interact non-covalently through dispersion forces, whose quantitative evaluation in large molecules has remained difficult despite dispersion becoming increasingly cited as a design principle in the construction of catalysts and materials. The non-covalent interactions bend the N-H-N bond, leading to large shifts in the IR frequency. The proton-bound dimer acts like a molecular balance where the non-covalent interaction, is set against the bending potential in an ionic hydrogen bond. Despite encouragingly accurate calculations for small molecules, experimental benchmarks for large molecules in the gas phase remain scarce, and there is evidence that the good results for small molecules may not extrapolate reliably to large molecules. The present proposal introduces a new experimental probe of non-covalent interactions, providing a sensitive test of the diverging results coming from various computational methods and other experiments. The experiment must be done on isolated molecules in the gas phase, as previous work has shown that solvation substantially cancels out the attractive potential. Accordingly, the proposed experimental design, which involves a custom-built spectrometer, newly available tunable IR sources, chemical synthesis of custom substrates, and quantum calculations up to coupled-cluster levels of theory, showcases how an interdisciplinary approach combining physical and organic chemistry can solve a fundamental problem that impacts how we understand steric effects in organic chemistry.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-ADG - Advanced GrantInstitución de acogida
8092 Zuerich
Suiza