Molekulare Strukturen und Eigenschaften in der Computer-Chemie

Zusammenfassung

Das Strukturdenken ist eines der erfolgreichsten Konzepte der Chemie, die räumliche Anordnung der Atome in einem Molekül dazu zu verwenden, seine physikalischchemischen Eigenschaften ursächlich zu verstehen und — auf der Basis dieser Erkenntnis, den Struktur-Wirkungs-Beziehungen — die zu erwartenden Eigenschaften neuer Stoffe zu prognostizieren. Dabei ist das Verstehen der physikalisch-chemischen Eigenschaften auf der Basis struktureller Merkmale nicht nur im Sinne einer rationellen Lehre chemischer Zusammenhänge wichtig, sondern für den Erkenntnisfortschritt der Chemie unabdingbar. Man beachte, daß wir zur Zeit etwa zehn Millionen chemische Verbindungen kennen, wobei für jeden dieser Stoffe einige hundert Eigenschaften bestimmbar wären. Deshalb wird verständlich, daß nur durch eine logische Klasseneinteilung (z. B. nach den Typen chemischer Bindungen oder in homologen Reihen) und durch Ahnlichkeitsbetrachtungen das chemische Wissen überschaubar gemacht werden kann. Da die Struktur und Dynamik molekularer Systeme bereits sehr komplex ist, wird der Computer in steigendem Maße zur Visualisierung der Strukturen eingesetzt. Damit werden die früher in Lehre und Forschung benutzten mechanischen Strukturmodelle, wie Kalotten- und Dreiding-Modelle, durch computergenerierte Bildschirmdarstellungen und Plotterbilder ersetzt, um Konfigurations- und Konformationsprobleme zu analysieren. Die räumliche Anordnung der atomaren Bausteine ist sowohl für das Verständnis des physikalisch-chemischen Verhaltens und der chemischen Reaktivität als auch für die zwischenmolekularen Wechselwirkung von grundsätzlicher Bedeutung.