Reaktivität und Spektroskopische Charakterisierung von Interstellar Relevanten Imin-Spezies

• Antragsteller: Dr. André K. Eckhardt
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Astrophysik und Astronomie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530220027

Einfache Imine werden häufig als Bausteine für die Synthese komplexerer Moleküle verwendet. In Lösung werden Imine normalerweise aus Carbonylverbindungen und Ammoniak oder primären Aminen hergestellt. Das einfachste Aldimin, Formaldimin (H2CNH), wurde bereits im Weltraum entdeckt, kann aber zum Beispiel auf der Erde nicht isoliert werden, da es in konzentrierten Lösungen bereits polymerisiert oder oligomerisiert. Aldiminbausteine spielen in der präbiotischen Chemie eine Schlüsselrolle bei der Bildung biorelevanter Moleküle wie Aminosäuren oder Nukleobasen. Aufgrund ihrer hohen Reaktivität und des Fehlens von molekularen Vorläufern für eine milde Darstellung sind spektroskopische Daten zu dieser Verbindungsklasse jedoch rar oder fehlen gänzlich. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, mehr über die interstellare und präbiotische Iminchemie zu erfahren und die oft vorgeschlagenen, aber bisher schwer fassbaren verschiedenen Iminaverbindungen spektroskopisch zu charakterisieren. Wir werden uns auf die Erzeugung von einfach substituierten Iminen und α-Iminosäuren unter Matrixisolations- und interstellaren Bedingungen bei kryogenen Temperaturen in festen Argonmatrizen und in interstellaren Eisanaloga konzentrieren. Geeignete molekulare Vorstufen für eine photochemische und thermische Iminbildung werden entwickelt und synthetisiert. Alle hergestellten Imine werden experimentell durch Infrarot- und UV/Vis-Spektroskopie charakterisiert und alle spektroskopischen Daten werden mit hochpräzisen ab initio berechneten theoretischen Eigenschaften einschließlich Rotationskonstanten abgeglichen. Die Bildung von Iminen unter interstellaren Bedingungen wird in interstellaren Eisanaloga modelliert. Die hochenergetische galaktische kosmische Strahlung wird hierbei mit freien Elektronen in Elektronenbestrahlungsexperimenten simuliert, was zur Bildung von Radikalen und zu einer komplexen Nicht-Gleichgewichtschemie führt. Die Bildung von Iminen durch einfache Radikale in mit Elektronen bestrahlten interstellaren Eisanaloga wird durch ein neuartiges EPR-Experiment verfolgt. Damit können wir zum ersten Mal bereits oft postulierte reaktive offenschalige Spezies direkt im bestrahlten Eis nachweisen. Die Solvatation und Hydrolyse von Iminen in Wassereis und in wässrigen Lösungen wird durch IR- und NMR-Spektroskopie verfolgt. Das Projekt wird zu einem besseren Verständnis der interstellaren und präbiotischen Iminbildung und (Hydrolyse)Chemie beitragen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: IR Spektrometer ; Optical Kryostat
• Gerätegruppe: 1830 Fourier-Transform-IR-Spektrometer ; 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)